Las bombas de agujero negro están más cerca gracias a un nuevo experimento, pero no son lo que crees

¿Y si se pudiera extraer energía de un agujero negro? Esa fue la pregunta que el físico ruso Yakov Zeldovich exploró en 1971 tras décadas de estudio teórico de esas regiones en el espacio donde la gravedad es tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar. Para abordar el problema imaginó un mecanismo especial que emplea un «espejo” capaz de aprovechar la energía de rotación del fenómeno al tiempo que la amplifica. En teoría, si una civilización pudiera dominar esa técnica accedería a una fuente inagotable de energía. Este concepto se conoce bomba de agujero negro.

Consciente de las limitaciones técnicas de la Tierra (la primera confirmación empírica de un agujero negro llegaría apenas ese mismo año), Zeldovich no propuso acudir a una de estas regiones deformadas del espacio-tiempo. En cambio, estableció las bases para desarrollar un dispositivo análogo que pudiera simular las condiciones extremas de la rotación de un agujero negro. Para ello aprovechó el fenómeno físico de la superradiación, en el que una onda como la luz o el sonido se amplifica cuando interactúa con un objeto que gira a velocidades extremas. Desde entonces, los físicos intentar construir ese mecanismo cilíndrico mejorando factores claves como su escalabilidad o diseño.

La propuesta más reciente de un análogo de bomba de agujero negro acaba de presentarse en un estudio de físicos de las universidades de Southampton, Glashow y Trento. De acuerdo con el artículo, actualmente en espera de ser revisado por pares, el experimento confirma la hipótesis de la amplificación de una onda mediante un cilindro metálico de rotación mecánica. Además, al acoplar un resonador de baja pérdida (un dispositivo que maximiza la amplificación de ondas electromagnéticas), el dispositivo funciona como un generador que solo se alimenta a través de ruido.

“El sistema exhibe una amplificación exponencial descontrolada de modos electromagnéticos generados espontáneamente, lo que representa el análogo electromagnético de la bomba de agujero negro”, escriben los autores.

Una rotación que amplifica ondas

El concepto original de bomba de agujero negro proponía usar las fluctuaciones cuánticas de vacío. Aunque prometedora, todavía nadie ha podido medir su amplificación a través de un cilindro con mecanismo de rotación. El nuevo experimento de los científicos de Reino Unido les permite afirmar que al fin han comprobado el fenómeno utilizando únicamente ruido y un cilindro de aluminio dentro de capas de bobinas que generan campos magnéticos que también giran a velocidades controlables.

Si el cilindro gira más rápido que el campo magnético y a la misma dirección, la onda acústica se amplificará. Si ocurre lo contrario, se atenuará. Para ilustrarlo, los físicos proponen utilizar esta metáfora: si te desplazas en un camino que por sí mismo se mueve hacía delante, como las cintas transportadoras de los aeropuertos, tu mismo irás más rápido porque ambas velocidades se suman.

Las bombas por el momento son para simular condiciones extremas

La comprobación de la amplificación de las ondas en un dispositivo representa un avance significativo en la construcción de una bomba de agujero negro funcional. Sin embargo, los objetivos de dicho mecanismo distan mucho del original de generar energía limitada. Por ahora, los científicos pretenden crear un buen entorno controlado y simulado para entender cómo es que se comportan las partículas como los electrones alrededor de una anomalía gravitacional extrema.

“La amplificación exponencial a partir del ruido apoya las investigaciones teóricas sobre inestabilidades en agujeros negros y es prometedora para el desarrollo de futuros experimentos que busquen observar la fricción cuántica en la forma del efecto Zeldovich inducido por el vacío cuántico”, termina el trabajo.

Los agujeros negros giran porque se rigen bajo la ley de la conservación del momento angular: los objetos seguirán girando mientras no existan fuerzas externas que los afecten. En el caso específico de estos fenómenos gravitacionales, conservan el giro de la estrella que les dio origen y pueden aumentar su velocidad debido a sus nuevas propiedades.