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← Podemos aproveitar a energia de um buraco negro? - Fabio Pacucci

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Showing Revision 9 created 10/21/2020 by Maricene Crus.

  1. Imagine um futuro distante
    quando humanos alcançarem
  2. além do nosso pálido ponto azul,
  3. criarem cidades em planetas
    a milhares de anos-luz de distância,
  4. e mantiverem uma rede galáctica
    de comércio e transporte.
  5. O que seria necessário
    para nossa civilização dar este passo?
  6. Há muitas coisas para considerar:
    como nos comunicaríamos?
  7. Como seria um governo galáctico?
  8. E um dos mais fundamentais:
  9. onde conseguiríamos a energia suficiente
    para esta civilização,
  10. sua indústria, suas operações
    de terraformação e naves espaciais?
  11. Um astrônomo chamado
    Nikolai Kardashev propôs uma escala

  12. para quantificar o aumento da necessidade
    de energia de uma civilização em evolução.
  13. No primeiro estágio evolucionário,
    no qual estamos atualmente,
  14. fontes de combustíveis planetários
    como combustíveis fósseis,
  15. painéis solares e usinas nucleares
  16. provavelmente são o suficiente para povoar
    outros planetas em nosso sistema solar,
  17. mas não muito mais além disso.
  18. Para uma civilização
    no terceiro e último estágio,
  19. a expansão em uma escala galáctica
    precisaria de quase 100 bilhões de vezes
  20. mais energia do que os 385 iota joules
    que o nosso Sol libera a cada segundo.
  21. Barrando um avanço na Física exótica,
  22. só há uma fonte de energia
    que poderia ser suficiente:
  23. um buraco negro supermassivo.
  24. É contraintuitivo pensar em um buraco
    negro como uma fonte de energia,

  25. mas é exatamente isso o que ele é,
    graças aos seus discos de acreção:
  26. estruturas circulares achatadas formadas
    de matéria caindo no horizonte de eventos.
  27. Por causa da conservação
    do momento angular,

  28. as partículas lá não simplesmente
    despencam direto para o buraco negro.
  29. Em vez disso, elas espiralam lentamente.
  30. Devido ao intenso campo
    gravitacional do buraco negro,
  31. essas partículas convertem sua energia
    potencial em energia cinética
  32. enquanto se aproximam
    do horizonte de eventos.
  33. Interações das partículas permitem
    que essa energia cinética
  34. seja irradiada para o espaço
  35. com uma eficiência espantosa
    de matéria para energia:
  36. 6% para os buracos negros não-rotativos,
    e quase 32% para os rotativos.
  37. Isso ultrapassa drasticamente
    a fissão nuclear,
  38. atualmente o mecanismo
    mais eficiente e altamente disponível
  39. para extrair energia da massa.
  40. A fissão converte em energia
    apenas 0,08% de um átomo de urânio.
  41. A chave para aproveitar este poder
    pode estar na estrutura

  42. idealizada pelo físico Freeman Dyson,
  43. conhecida como esfera de Dyson.
  44. Nos anos 1960, Dyson propôs
    que uma avançada civilização planetária
  45. poderia criar uma esfera artificial
    ao redor da sua estrela principal,
  46. capturando toda a sua energia irradiada
    para satisfazer suas necessidades.
  47. Uma concepção similar,
    mas muito mais complicada,
  48. poderia teoricamente ser
    aplicada aos buracos negros.
  49. Para produzir energia, buracos negros
    precisam ser alimentados continuamente;
  50. então eles não deveriam ser cobertos
    completamente com uma esfera.
  51. Mesmo se fossem cobertos, os jatos
    de plasma que saem dos polos
  52. de muitos buracos negros supermassivos
  53. despedaçariam qualquer estrutura
    em seu caminho.
  54. Em vez disso, poderia ser construído
    uma espécie de anel de Dyson,

  55. feito com coletores enormes,
    remotamente controlados.
  56. Eles encheriam a órbita
    de um buraco negro,
  57. talvez na direção do disco de acreção,
    mas mais distante dele.
  58. Estes dispositivos poderiam
    usar painéis reflexivos
  59. para transmitir a energia
    coletada para uma usina,
  60. ou uma bateria de armazenamento.
  61. Precisaríamos nos certificar de que estes
    coletores sejam colocados no raio correto:
  62. se muito próximos, eles derreteriam
    com a energia irradiada.
  63. Muito distantes e eles coletariam apenas
    uma pequena fração da energia disponível
  64. e poderiam ser despedaçados por estrelas
    orbitando o buraco negro.
  65. Precisaríamos de uma quantidade
    equivalente a vários planetas Terra
  66. de material altamente
    reflexivo, como a hematita,
  67. para construir o sistema completo;
  68. mais alguns planetas desmantelados para
    fazer uma legião de robôs de construção.
  69. Uma vez construído, o anel de Dyson
    seria uma obra-prima tecnológica,
  70. energizando uma civilização espalhada
    através de cada braço da galáxia.
  71. Isso tudo pode parecer
    uma grande especulação.

  72. Mas, mesmo agora,
    com a nossa atual crise energética,
  73. somos confrontados pelos
    recursos limitados do nosso planeta.
  74. Novas maneiras de produzir energia
    sustentável sempre serão necessárias,
  75. especialmente enquanto a humanidade
    luta pela sobrevivência
  76. e progresso tecnológico de nossa espécie.
  77. Talvez já exista uma civilização lá fora
  78. que tenha conquistado
    estes gigantes astronômicos.
  79. Talvez até possamos afirmar,
  80. ao ver a luz do buraco negro dela
    escurecendo, periodicamente,
  81. quando pedaços do anel de Dyson
    passar entre nós e eles.
  82. Ou talvez estas superestruturas estejam
    fadadas a permanecer no reino da teoria.
  83. Apenas o tempo, e a nossa
    engenhosidade científica, o dirão.