Putem exploata energia unei găuri negre? - Fabio Pacucci

Urmărește întreaga lecție: https://ed.ted.com/lessons/could-we-harness-the-power-of-a-black-hole-fabio-pacucci

Imaginează-ți un viitor îndepărtat când oamenii ajung în afara Pământului, clădesc orașe pe planete la mii de ani-lumină depărtare și mențin o comunitate galactică de comerț și transport. De ce avem nevoie pentru a face acest salt? Și de unde an lua destulă energie pentru a alimenta această civilizație? Fabio Pacucci explorează posibilitatea de a valorifica energia unei găuri negre pentru a alimenta o civilizație galactică.

Lecție de Fabio Pacucci, regizată de TOTEM Studio.

Imaginează-ți un viitor îndepărtat
când oamenii ajung mai departe de Pământ,

clădesc orașe pe planete
la mii de ani-lumină depărtare

și mențin o comunitate galactică
de comerț și transport.

De ce avem nevoie
pentru a face acest salt?

Sunt multe lucruri de considerat –
cum am comunica?

Cum ar arăta un guvern galactic?

Și cel mai fundamental dintre toate:

de unde am lua destulă energie
pentru a alimenta acea civilizație –

industria ei, operațiunile de terraformare
și navele ei spațiale?

Un astronom numit Nikolai Kardashev
a propus o scară

pentru a cuantifica nevoile energetice
în creștere ale unei civilizații.

În primul stadiu evolutiv,
în care suntem acum,

combustibilii de pe planetă
precum carburanții,

panourile solare și centralele nucleare

sunt probabil suficiente ca să ne stabilim
pe alte planete din sistemul nostru solar,

dar nu mult mai departe de atât.

Pentru o civilizație în al treilea
și ultimul stadiu,

expansiunea la o scară galactică
ar necesita aproape de 100 de miliarde

de ori mai multă energie decât cei 385
de yotta jouli pe secundă emiși de Soare.

Cu excepția unei descoperiri
în fizica exotică,

există o singură sursă care ar putea
fi suficientă:

o gaură neagră supermasivă.

Este contraintuitiv să te gândești
la găurile negre ca surse de energie,

dar sunt exact asta,
datorită discurilor lor de acumulare:

structuri plate și circulare formate
de materia atrasă în ele.

Din cauza conservării momentului cinetic,

particulele nu se prăbușesc
pur și simplu în gaura neagră.

În schimb, se rotesc încet.

Din cauza câmpului gravitațional
intens al găurii negre,

aceste particule își trec energia
potențială în energie cinetică

cu cât se apropie mai mult
de orizontul evenimentelor.

Interacțiunea particulelor
permit acestei energii cinetice

să fie radiată în spațiu

la o eficacitate
materie-energie uimitoare:

6% pentru găurile negre ce nu se rotesc
și până la 32% pentru cele ce se rotesc.

Asta depășește cu mult fisiunea nucleară,

cel mai eficient și accesibil
mecanism la momentul actual

de a extra energia din masă.

Fisiunea transformă doar 0.08%
dintr-un atom de uraniu în energie.

Cheia pentru a valorifica această energie
ar putea sta într-o structură

concepută de fizicianul Freeman Dyson,
cunoscută ca sfera Dyson.

În anii 1960, Dyson a propus
că o civilizație planetară avansată

ar putea proiecta o sferă artificială
în jurul stelei lor principale,

capturând toată energia ei radiată
pentru a-și satisface nevoile.

Asemănător, deși cu un design
cu mult mai complicat

ar putea fi teoretic aplicat
și găurilor negre.

Pentru a produce energie,
găurile negre trebuie hrănite continuu –

deci nu am vrea
să le acoperim complet cu o sferă.

Chiar și dacă am face asta, jeturile
de plasmă de la polii

multor găuri negre supermasive

ar distruge orice structură
aflată în drumul lor.

Deci, în schimb, am putea concepe
un fel de inel Dyson,

realizat din colectori masivi
controlați de la distanță.

Ar roi într-o orbită
în jurul găurii negre,

poate în planul discului ei
de acumulare, dar la distanță.

Aceste dispozitive ar putea utiliza
panouri de tip oglindă

ca să transmită energia colectată
unei centrale electrice,

sau unei baterii pentru stocare.

Trebuie să ne asigurăm că acești colectori
sunt construiți la distanța corectă:

prea aproape și s-ar topi
de la energia radiată.

Prea departe și ar colecta doar
o mică parte din energia disponibilă

și ar putea fi afectați de stelele
ce orbitează în jurul găurii negre.

Ne-ar trebui probabil câteva Pământuri
de material foarte reflectorizant

precum hematita ca să construim
sistemul complet –

plus câteva planete dezasamblate ca să
facem o legiune de roboți de construcție.

Odată construit, inelul Dyson
ar fi o capodoperă tehnologică,

susținând o civilizație împrăștiată
pe fiecare braț al galaxiei.

Toate astea ar putea părea
niște speculații excentrice.

Dar chiar și acum,
în criza noastră energetică,

ne confruntăm cu resursele
limitate ale planetei noastre.

Noi metode de a produce energie
sustenabilă vor fi întotdeauna necesare,

în special când umanitatea muncește
pentru supraviețuire

și progresul tehnologic
al speciei noastre.

Poate există deja o civilizație undeva

care a cucerit acești giganți astronomici.

Poate chiar ne vom putea da seama

prin observarea luminii găurii lor negre
micșorându-se periodic

când bucăți din inelul Dyson
trec între noi și ei.

Sau poate aceste suprastructuri
sunt menite să rămâne pe tărâmul teoriei.

Doar timpul, și ingenuitatea
noastră științifică, ne vor spune.