Uma teoria de 50 anos. que começou como especulação sobre como uma civilização alienígena poderia usar um buraco negro para gerar energia, foi verificada experimentalmente pela primeira vez em um laboratório de pesquisa de Glasgow.
Em 1969, o físico britânico Roger Penrose sugeriu que se poderia gerar energia colocando um objeto na camada externa do horizonte de eventos de um buraco negro, chamada ergosfera, onde o objeto teria que se mover mais rápido do que a velocidade da luz para permanecer inteiro.
Penrose previu que o objeto iria ganhar energia negativa nessa área incomum do espaço. Ao soltar o objeto e dividi-lo em dois, de modo que uma metade caia no buraco negro enquanto a outra é recuperada, a ação de recuo mede a perda de energia negativa.
Efetivamente, a metade recuperada ganha energia extraída da rotação do buraco negro. A escala do desafio de engenharia que o processo exigiria é tão grande que Penrose sugeriu que apenas uma civilização muito avançada, talvez alienígena, seria capaz desse feito.
Torcendo a luz
Dois anos depois, outro físico chamado Yakov Zel’dovich sugeriu que a teoria poderia ser testada com um experimento mais prático e terrestre.
Ele propôs que ondas de luz “torcidas”, atingindo a superfície de um cilindro de metal girando na velocidade certa, acabariam sendo refletidas com energia extra, extraída da rotação do cilindro, graças a uma peculiaridade do efeito doppler rotacional.
Mas a idéia de Zel’dovich permaneceu unicamente no campo da teoria desde 1971, porque para que o experimento funcionasse, o cilindro de metal proposto precisaria girar pelo menos um bilhão de vezes por segundo, outro desafio insuperável para os atuais limites da engenharia humana.
Torcendo o som
Efeito Doppler Crédito: Estudo Prático
Agora, pesquisadores da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Glasgow finalmente encontraram uma maneira de demonstrar experimentalmente o efeito que Penrose e Zel’dovich.
Eles usaram o som ao invés da luz, uma fonte de frequência muito mais baixa e, portanto, muito mais prática para uma demonstração de laboratório.
Em um novo artigo publicado hoje na revista Nature Physics, a equipe descreveu como eles construíram um sistema que usa um pequeno anel de alto-falantes para criar uma torção nas ondas sonoras análoga à torção nas ondas de luz propostas por Zel’dovich.
Essas ondas sonoras distorcidas foram direcionadas para um absorvedor de som rotativo, feito de um disco de espuma. Um conjunto de microfones atrás do disco captou o som dos alto-falantes quando ele passava pelo disco, o que aumentava constantemente a velocidade de sua rotação.
O que a equipe procurava ouvir para saber que as teorias de Penrose e Zel’dovich estavam corretas era uma mudança distinta na frequência e amplitude das ondas sonoras enquanto elas viajavam pelo disco, causadas por essa peculiaridade do efeito doppler.
Abrindo novos caminhos
Representação de um buraco negro Crédito: National Geographic
Segundo Marion Cromb, doutoranda da Escola de Física e Astronomia da Universidade, e principal autora do artigo, “a versão linear do efeito doppler é familiar para a maioria das pessoas. Basta pensar em uma sirene de ambulância cujo som aumenta quando está próximo, mas cai à medida que se afasta”.
Isso acontece porque as ondas sonoras atingem o ouvinte com mais frequência à medida que a ambulância se aproxima, e com menos frequência à medida que passa.
A professora Daniele Faccio, também da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Glasgow, e coautora do artigo acrescentou: “Estamos empolgados por podermos verificar experimentalmente uma física extremamente estranha, meio século após a teoria ser proposta. Nós acreditamos que isso abrirá muitas novas avenidas de exploração científica”.
Fonte: Phys.org
Assista, abaixo, um ótimo programa sobre buracos negro:
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