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Alcune ricerche valutano la possibilità che l’energia dei buchi neri possa essere sfruttata a nostro vantaggio

Teoricamente sembrerebbe possibile sfruttarne l’energia per generare energia elettrica. Lo studio di un team di ricercatori cinesi potrebbe segnare un punto di svolta

 

Energia dai buchi neri? Teoricamente, sembra possibile. Che l’elemento di astrofisica che maggiormente ci inquieta possa essere fonte di energia – e, quindi, portatore di un beneficio di grandissime proporzioni – è una notizia davvero esaltante. 

Affascinanti e ancora misteriosi ai più, ma non certo agli scienziati, i buchi neri sono oggetti celesti tra i più “strani” e incredibili. 

Cos’è un buco nero

All’interno di questi buchi neri non vi è materia, non vi è spazio, e quindi non esiste il tempo. Possiamo immaginare un buco nero come un limbo, ma in realtà è molto più spaventoso perchè tutta l’energia gravitazionale che contiene un buco nero è l’equivalente della gravità terrestre moltiplicata per milioni di volte. In effetti, la depressione gravitazionale è talmente profonda da non essere calcolabile. Gli oggetti possono precipitare all’interno del buco nero senza più uscire. Tutto quello che rimane esternamente è una “sfera di oscurità” che rappresenta lo spettro gravitazionale di una stella deceduta; questa sfera è definita ”orizzonte degli eventi” e ancora oggi rappresenta per tutto il mondo della cosmologia un misterioso e affascinante oggetto di studio.

I buchi neri potrebbero essere la fonte dell’energia oscura

Un team di ricercatori guidati dall’Università delle Hawaii, tra cui fisici dell’Imperial College di Londra e dell’STFC RAL Space, ha trovato per la prima volta una prova osservativa una prova che i buchi neri supermassicci potrebbero essere la fonte di energia oscura che guida l’accelerazione dell’espansione cosmica.

L’universo, infatti, si sta espandendo e non è ancora ben chiaro come ciò stia avvenendo e da quali fonti sia generata l’energia che gli permette di espandersi.

I ricercatori hanno infatti scoperto che la rapida crescita di questi oggetti non può essere spiegata con fenomeni conosciuti. Questa crescita eccessiva sembra andare di pari passo con l’accelerazione dell’espansione dell’Universo, cosa che rende i buchi neri supermassicci i migliori candidati per fornire il cosmo di energia.

Cos’è l’energia oscura

L’energia oscura è la cosiddetta “energia del vuoto”, che permea lo spaziotempo insieme alla gravità e guida l’espansione accelerata dell’Universo. Costituisce circa il 70% dell’intero Universo.

A partire dalle osservazioni di buchi neri supermassicci al centro di galassie antiche e dormienti, i ricercatori hanno studiato come questi mostri celesti crescono ed evolvono nel corso di miliardi di anni. Partendo dal fatto che le tipiche soluzioni per la cresciuta di buchi neri non sono sufficienti a spiegare i risultati delle osservazioni, i ricercatori hanno effettuato ulteriori misurazioni di altre galassie in diversi punti dell’evoluzione dell’Universo.

In questo modo, hanno trovato le prove della loro previsione che i buchi neri potessero aumentare in massa proporzionalmente a quanto sta accelerando l’espansione dell’Universo. I risultati implicano che i buchi neri contribuiscano cosmologicamente come energia del vuoto. Se ulteriori osservazioni lo confermeranno, questa scoperta ridefinirà la nostra comprensione di cosa sia un buco nero. E non solo: rivoluzionerà l’intera cosmologia, perché finalmente potremmo avere una soluzione per l’origine dell’energia oscura, qualcosa che sta tenendo impegnati fisici teorici e cosmologi da decenni.

La ricerca è stata pubblicata in due diversi articoli, uno sulla rivista The Astrophysical Journal (qui per leggerlo) e uno su The Astrophysical Journal Letters (qui).

Usare i buchi neri come fonte di energia

Considerate queste caratteristiche dei buchi neri, torna nuovamente la domanda che i fisici teorici si pongono da tempo: potrebbero essere i buchi neri delle fonti di energia? I risultati di un nuovo studio mostrano che sarebbe possibile, in linea teorica, utilizzare buchi neri di una certa massa e dimensione come “batterie ricaricabili”

E’ anche la domanda da cui sono partiti Zhan-Feng Mai e Run-Qiu Yang, ricercatori presso il dipartimento di fisica dell’Università di Tianjin (Cina), alla quale hanno risposto con uno studio, recentemente pubblicato su Physical Review D e che è possibile leggere qui e che conferma che, si, teoricamente è possibile pensare di sfruttare la forza di gravità di un certo tipo di buchi neri per generare energia elettrica.

La pratica, però, è ancora molto lontana. Anche perché non sappiamo ancora quali buchi neri possano avere la dimensione “giusta” per questo tipo di applicazione ( i supermassicci? O, al contrario, i primordiali?)

I buchi neri primordiali

I buchi neri vengono solitamente suddivisi in tre categorie in base alla loro massa: esistono quelli supermassicci, quelli di massa intermedia, e quelli cosiddetti “di massa stellare”, che si formano dal collasso di una stella di massa pari o superiore a 20 volte quella del Sole. Ci sarebbe poi una quarta categoria, quella dei buchi primordiali, della cui esistenza non siamo ancora certi.

Questi ultimi si sarebbero originati nei primissimi istanti successivi alla formazione dell’Universo come lo conosciamo, a partire da “agglomerati” di materiale molto caldo e denso. Successivamente, con la progressiva espansione e il progressivo raffreddamento dell’Universo, le condizioni necessarie alla formazione di questo tipo di buchi neri sarebbero venute meno.

Se esistono, i buchi neri primordiali sono oggetti di dimensioni piccole in confronto a quelle degli altri tipi di buchi neri. Proprio per questo potrebbero essere “evaporati” nel corso del tempo a causa di un processo quantistico (anche questo ipotetico) noto come radiazione di Hawking, che consumerebbe, per così dire, più velocemente i buchi neri di dimensioni inferiori. Tuttavia, i buchi neri primordiali di dimensioni più grandi potrebbero ancora essere presenti da qualche parte nell’Universo, in attesa di essere scoperti e magari utilizzati per produrre energia.

Buchi neri come reattori nucleari

Secondo i calcoli dei ricercatori cinesi, infatti, in termini di dimensioni sarebbero – sempre teoricamente – proprio i buchi neri primordiali a poter fungere da reattori nucleari, dai quali poter estrarre energia elettrica. In particolare, sarebbero i buchi neri di dimensioni pari a quelle di un atomo e di massa nell’ordine dei 1015-1018 chilogrammi a fare al caso (per paragone, Sagittarius A*, un buco nero supermassiccio presente nella nostra galassia, ha una massa pari a quattro milioni di volte quella del Sole, che pesa circa 2×1030 chilogrammi).

L’opzione proposta dai due ricercatori, in base ai risultati di complesse equazioni, sarebbe quella di “ricaricare” questo tipo di buchi neri fornendo particelle alfa (che si ottengono per decadimento radioattivo) che verrebbero convertite in positroni, le antiparticelle degli elettroni.

Secondo i risultati riportati nello studio, nella migliore delle ipotesi sarebbe possibile recuperare in forma di energia l’equivalente del 25% della massa delle particelle date in pasto al buco nero primordiale. Si tratta di un risultato interessante, se consideriamo che l’efficienza dei pannelli fotovoltaici si aggira mediamente attorno a questa percentuale.

Quanto è realistica questa possibilità?

Prima però sarà necessario verificare l’esistenza, individuare e conoscere a fondi questi buchi neri primordiali e poi affrontare le enormi sfide che questo tipo di ricerca pone. Si tratta però comunque di una ipotesi interessantissima anche soltanto perchè apre la strada ad un approccio del tutto nuovo, oltre che ad ulteriori studi – che è, del resto, il compito e il fine primo della ricerca.

fonti: Everyey Tech I Astrospace I Wired

immagine di copertina: Un’immagine artistica di un buco nero supemassivo I Credit: NASA/Jpl-Caltech


 

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