¿Puede una civilización más avanzada extraer energía de un agujero negro?

Pese a los esfuerzos que se han llevado a cabo en las últimas décadas, en la actualidad aún no hemos conseguido detectar las señales de ninguna civilización avanzada (ni no avanzada) más allá de nuestro sistema solar. Pero eso no nos impide teorizar.

Una de las cuestiones relacionadas con la vida extraterrestre sobre las que podemos especular son las posibles fuentes de energía que podría usar una civilización avanzada para abastecer su inmensa demanda energética. Y es posible que las más sofisticadas obtengan su energía de una fuente poco convencional: los agujeros negros.

Esferas de Dyson

Las esferas de Dyson son un concepto que se remonta a la década de 1960, cuando el físico Freeman Dyson propuso que una civilización avanzada podría capturar toda la energía que irradia su estrella al espacio construyendo una esfera hueca a su alrededor. El problema es que no sólo es prácticamente imposible construir una estructura rígida tan descomunal, sino que, además, sería muy inestable y acabaría destruida en poco tiempo por la gravedad y la presión de la radiación de la estrella. Por eso también se han propuesto otros enfoques más prácticos, como rodear la estrella con millones de pequeños satélites capaz de captar su luz y obtener su energía (los llamados «enjambres de Dyson»).

Aunque este tipo de tecnologías proporcionarían a una civilización avanzada acceso a más de mil millones de veces la energía que recibimos en la Tierra en forma de la luz solar, es posible que las civilizaciones más avanzadas tengan que recurrir a fuentes de energía aún más energéticas y compactas que una estrella convencional. Teniendo esto en cuenta, un nuevo estudio ha evaluado la viabilidad de los agujeros negros como posible fuente de energía para una civilización extraterrestre y ha calculado el tamaño que debería tener una estructura capaz de aprovecharla.

Formas de extraer energía

Aunque es cierto que nada puede escapar del interior de un agujero negro, no se puede decir lo mismo del exterior más inmediato de estos objetos. Por ejemplo, los efectos mecánico-cuánticos que tienen lugar en la «frontera» externa de un agujero negro producen un tipo de emisión llamada radiación de Hawking que sí que es capaz de escapar al espacio. El problema es que esta radiación es tan débil que un agujero negro de 5 masas solares emitiría sólo de 10^-30 W en forma de esta radiación. Es decir: un millón de trillones de veces menos que una bombilla de 10 W.

Mucho más esperanzadores resultarían los agujeros negros que están rodeados por un disco de acreción, o, lo que es lo mismo, de una nube de gas y polvo que está cayendo en su interior. Mientras el material se precipita hacia el punto de no retorno, su velocidad incrementa hasta una fracción considerable de la de la luz y su temperatura supera los cientos de miles o incluso millones de grados. Esta materia extremadamente caliente emite tanta energía en forma de radiación electromagnética que el disco de gas que rodea un agujero negro de entre 5 y 20 masas solares puede producir un brillo hasta 100 000 veces superior al del Sol.

Toda esta energía también calienta el gas que rodea el agujero negro más allá del disco de acreción y provoca que emita su propia radiación electromagnética. De aprovecharse esta «corona» que rodea el agujero negro, la cantidad de energía obtenida gracias al disco de acreción aumentaría entre un 30% y un 50%. Pero esta cifra palidece en comparación con la que se puede obtener de los chorros de material que salen despedidos de los polos de algunos agujeros negros a velocidades relativistas. Si se pudiese extraer toda la energía cinética y electromagnética de estos chorros, podrían proporcionar hasta 10 veces más energía que el propio disco de acreción.

Construcción de la estructura

La ventaja de construir una esfera o enjambre de Dyson alrededor de un agujero negro es que, en teoría, su diámetro sólo tendría que ser superior al del disco de acreción que lo rodea para evitar su destrucción. Como estos discos de gas y polvo típicamente tienen un diámetro inferior al de una estrella, estas estructuras serían una fuente de energía muy compacta.

Pero esa es sólo la teoría, porque, por muy avanzada que sea una civilización, el tamaño de las esferas o los enjambres de Dyson estará limitado por la temperatura que pueda soportar el material de estas estructuras sin fundirse. Teniendo esto en cuenta, los autores del estudio han marcado un límite bastante realista de unos 3 000ºC y sus cálculos indican que una esfera de Dyson con estas características debería tener un radio de unos 105 millones de kilómetros (el tamaño aproximado de la órbita de Venus) si se colocase alrededor de un agujero negro con 5 masas solares. Por tanto, no estaríamos hablando de una fuente de energía tan compacta como podría parecer a primera vista.

Pese a todo, debido al intenso brillo que emite la materia que cae dentro de un agujero negro, incluso una esfera de este tamaño produciría muchísima más energía que una construida alrededor de una estrella, convirtiendo a los agujeros negros en una fuente de energía viable para una civilización mucho más avanzada que la nuestra.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Los seres humanos aún estamos muy lejos de construir una estructura remotamente parecida a una esfera o un enjambre de Dyson. Por un lado, porque aún no tenemos la tecnología necesaria, y, por otro, porque nuestras necesidades energéticas son muchísimo inferiores a lo que nos puede proporcionar una estrella.

REFERENCIAS (MLA):

• Tiger Yu-Yang Hsiao et al. “A Dyson sphere around a black hole”, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 506, núm. 2, pp. 1723–1732 (2021).