Una notevole previsione della teoria della relatività generale di Einstein, la teoria che collega lo spazio, tempo, e gravità:è che i buchi neri rotanti hanno enormi quantità di energia disponibile per essere sfruttati.

Negli ultimi 50 anni, gli scienziati hanno cercato di trovare metodi per liberare questo potere. Il fisico Nobel Roger Penrose ha teorizzato che la disintegrazione di una particella potrebbe trarre energia da un buco nero; Stephen Hawking ha proposto che i buchi neri possano rilasciare energia attraverso l'emissione meccanica quantistica; mentre Roger Blandford e Roman Znajek hanno suggerito la coppia elettromagnetica come principale agente di estrazione di energia.

Ora, in uno studio pubblicato sulla rivista Revisione fisica D , i fisici Luca Comisso della Columbia University e Felipe Asenjo della Universidad Adolfo Ibanez in Cile, trovato un nuovo modo per estrarre energia dai buchi neri rompendo e ricongiungendo le linee del campo magnetico vicino all'orizzonte degli eventi, il punto da cui niente, nemmeno luce, può sfuggire all'attrazione gravitazionale del buco nero.

"I buchi neri sono comunemente circondati da una "zuppa" calda di particelle di plasma che trasportano un campo magnetico, " ha detto Luca Comisso, ricercatore presso la Columbia University e primo autore dello studio.

"La nostra teoria mostra che quando le linee del campo magnetico si disconnettono e si riconnettono, nel modo giusto, possono accelerare le particelle di plasma a energie negative e possono essere estratte grandi quantità di energia del buco nero".

Questa scoperta potrebbe consentire agli astronomi di stimare meglio lo spin dei buchi neri, guidare le emissioni di energia del buco nero, e potrebbe anche fornire una fonte di energia per i bisogni di una civiltà avanzata, disse Comiso.

Comisso e Asenjo hanno costruito la loro teoria sulla premessa che la riconnessione dei campi magnetici accelera le particelle di plasma in due direzioni diverse. Un flusso di plasma viene spinto contro la rotazione del buco nero, mentre l'altro è spinto nella direzione della rotazione e può sfuggire alle grinfie del buco nero, che rilascia energia se il plasma inghiottito dal buco nero ha energia negativa.

"È come se una persona potesse perdere peso mangiando caramelle con calorie negative, " disse Comisso, che ha spiegato che essenzialmente un buco nero perde energia mangiando particelle di energia negativa. "Questo potrebbe sembrare strano, " Egli ha detto, "ma può succedere in una regione chiamata ergosfera, dove il continuum spazio-temporale ruota così velocemente che ogni oggetto ruota nella stessa direzione del buco nero".

All'interno dell'ergosfera, la riconnessione magnetica è così estrema che le particelle di plasma vengono accelerate a velocità che si avvicinano alla velocità della luce.

Asenjo, professore di fisica all'Universidad Adolfo Ibáñez e coautore dello studio, ha spiegato che l'elevata velocità relativa tra i flussi di plasma catturati e quelli in fuga è ciò che consente al processo proposto di estrarre enormi quantità di energia dal buco nero.

"Abbiamo calcolato che il processo di energizzazione al plasma può raggiungere un'efficienza del 150 percento, molto più alto di qualsiasi centrale elettrica operante sulla Terra, "Asenjo ha detto. "Raggiungere un'efficienza superiore al 100% è possibile perché i buchi neri perdono energia, che viene ceduto gratuitamente al plasma che fuoriesce dal buco nero."

Il processo di estrazione dell'energia immaginato da Comisso e Asenjo potrebbe essere già operativo in un gran numero di buchi neri. Questo potrebbe essere ciò che sta guidando i brillamenti dei buchi neri, potenti esplosioni di radiazioni che possono essere rilevate dalla Terra.

"La nostra maggiore conoscenza di come avviene la riconnessione magnetica nelle vicinanze del buco nero potrebbe essere cruciale per guidare la nostra interpretazione delle osservazioni attuali e future dei buchi neri al telescopio, come quelli dell'Event Horizon Telescope, " ha detto Asenjo.

Anche se può sembrare roba da fantascienza, estrarre energia dai buchi neri potrebbe essere la risposta ai nostri futuri bisogni energetici.

"Migliaia o milioni di anni da oggi, l'umanità potrebbe essere in grado di sopravvivere attorno a un buco nero senza sfruttare l'energia delle stelle, " Ha detto Comisso. "Si tratta essenzialmente di un problema tecnologico. Se guardiamo alla fisica, non c'è nulla che lo impedisca."

Lo studio, Riconnessione magnetica come meccanismo per l'estrazione di energia dai buchi neri rotanti, è stato finanziato dall'iniziativa Windows on the Universe della National Science Foundation, NASA, e il Fondo nazionale cileno per lo sviluppo scientifico e tecnologico.

Vyacheslav (Slava) Lukin, un direttore di programma presso NSF, ha affermato che la Fondazione mira a catalizzare nuovi sforzi teorici basati su osservazioni di frontiera in strutture come l'EHT, che riunisce la fisica teorica e l'astronomia osservativa sotto lo stesso tetto.

"Attendiamo con impazienza la potenziale traduzione di studi apparentemente esoterici sull'astrofisica dei buchi neri nel regno pratico, " ha detto Lukin.

"Le idee e i concetti discussi in questo lavoro sono davvero affascinanti, " disse Vyacheslav (Slava) Lukin, un direttore del programma presso la National Science Foundation. Ha detto che la NSF mira a catalizzare nuovi sforzi teorici basati su osservazioni di frontiera, che riunisce la fisica teorica e l'astronomia osservativa sotto lo stesso tetto.

"Attendiamo con impazienza la potenziale traduzione di studi apparentemente esoterici sull'astrofisica dei buchi neri nel regno pratico, " Ha aggiunto.