¿Qué pasaría si pudiéramos extraer energía de un agujero negro? Esta fue la inquietud que llevó al físico ruso Yakov Zeldovich a investigar en 1971, después de años de análisis teórico sobre estas regiones del espacio donde la gravedad es tan intensa que ni la luz puede escapar. Para abordar este enigma, Zeldovich ideó un mecanismo especial que utiliza un «espejo» para captar y amplificar la energía de rotación de estos fenómenos. En teoría, si una civilización lograra dominar esta técnica, podría acceder a una fuente inagotable de energía, un concepto que se conoce como bomba de agujero negro.
Consciente de las limitaciones tecnológicas de la Tierra, ya que la primera confirmación empírica de un agujero negro se produciría ese mismo año, Zeldovich no sugirió que se intentara acceder a estas regiones distorsionadas del espacio-tiempo. En su lugar, sentó las bases para desarrollar un dispositivo análogo que pudiera simular las condiciones extremas de la rotación de un agujero negro. Para ello, se basó en el fenómeno físico de la superradiación, donde una onda, ya sea de luz o sonido, se amplifica al interactuar con un objeto que gira a velocidades extremas. Desde entonces, los físicos han trabajado en la construcción de este mecanismo cilíndrico, mejorando aspectos clave como su escalabilidad y diseño.
Recientemente, un grupo de físicos de las universidades de Southampton, Glashow y Trento presentó una propuesta innovadora para un análogo de bomba de agujero negro. Según el estudio, actualmente en espera de revisión por pares, el experimento valida la hipótesis de la amplificación de una onda utilizando un cilindro metálico en rotación mecánica. Además, al acoplar un resonador de baja pérdida, que maximiza la amplificación de ondas electromagnéticas, el dispositivo actúa como un generador que se alimenta exclusivamente de ruido.
“El sistema muestra una amplificación exponencial descontrolada de modos electromagnéticos generados espontáneamente, lo que representa el análogo electromagnético de la bomba de agujero negro”, afirman los autores del estudio.
Una rotación que amplifica ondas
El concepto original de la bomba de agujero negro proponía utilizar las fluctuaciones cuánticas de vacío. Aunque esta idea es prometedora, hasta ahora nadie ha logrado medir su amplificación a través de un cilindro con mecanismo de rotación. El nuevo experimento de los científicos británicos les permite afirmar que finalmente han comprobado el fenómeno utilizando únicamente ruido y un cilindro de aluminio rodeado de bobinas que generan campos magnéticos que también giran a velocidades controlables.
Si el cilindro gira más rápido que el campo magnético y en la misma dirección, la onda acústica se amplificará. En caso contrario, se atenuará. Para ilustrar este concepto, los físicos sugieren una metáfora: si te desplazas en un camino que se mueve hacia adelante, como las cintas transportadoras de los aeropuertos, tu velocidad aumentará porque ambas se suman.
Las bombas por el momento son para simular condiciones extremas
La validación de la amplificación de ondas en un dispositivo representa un avance significativo hacia la creación de una bomba de agujero negro funcional. Sin embargo, los objetivos de este mecanismo se alejan del propósito original de generar energía. Actualmente, los científicos buscan establecer un entorno controlado y simulado para comprender cómo se comportan las partículas, como los electrones, alrededor de una anomalía gravitacional extrema.
“La amplificación exponencial a partir del ruido respalda las investigaciones teóricas sobre inestabilidades en agujeros negros y es prometedora para el desarrollo de futuros experimentos que busquen observar la fricción cuántica en forma del efecto Zeldovich inducido por el vacío cuántico”, concluye el estudio.
Los agujeros negros giran debido a la ley de conservación del momento angular: los objetos continuarán girando a menos que fuerzas externas actúen sobre ellos. En el caso de estos fenómenos gravitacionales, mantienen el giro de la estrella que les dio origen y pueden aumentar su velocidad debido a sus propiedades únicas.