Pesquisadores conseguiram demonstrar pela primeira vez em laboratório uma versão experimental da chamada “bomba de buraco negro”, fornecendo evidências concretas para o efeito Zel’dovich, proposto na década de 1970. A experiência marca um avanço importante na física teórica ao mostrar que é possível amplificar energia por meio de rotação, algo que, até então, era apenas especulado em contextos envolvendo buracos negros.
O experimento foi liderado por uma equipe internacional de físicos e se baseia em conceitos formulados originalmente por Roger Penrose e Yakov Zel’dovich. A pesquisa foi publicada no repositório de estudos científicos arXiv e ainda aguarda revisão por pares.
Origem do efeito: buracos negros e energia negativa
- A ideia de extrair energia de um buraco negro surgiu com Roger Penrose, que em 1969 propôs um mecanismo no qual partículas poderiam ganhar energia ao interagir com a ergosfera — a região do espaço próxima ao buraco negro, mas ainda fora do horizonte de eventos.
- Neste processo, conhecido como processo de Penrose, uma partícula poderia se dividir em duas: uma parte absorvida pelo buraco negro com energia negativa e outra ejetada com mais energia do que possuía originalmente.
- Esse conceito, por mais contraintuitivo que pareça, está de acordo com as previsões da relatividade geral.
- A chave para isso seria a absorção de energia negativa pelo buraco negro, o que reduziria sua energia rotacional e permitiria que o outro fragmento escapasse com energia adicional.
Zel’dovich propõe um teste mais viável
Dado que não temos buracos negros disponíveis para testes, o físico Yakov Zel’dovich sugeriu, anos depois, um cenário mais prático. A proposta envolvia usar ondas com momento angular refletidas por um objeto em rotação acelerada. Se a velocidade da rotação fosse alta o suficiente, as ondas poderiam ser amplificadas ao invés de absorvidas, roubando parte da energia rotacional do objeto — uma analogia direta ao que aconteceria na interação com um buraco negro.
Esse fenômeno se relaciona com o efeito Doppler rotacional, que altera a frequência das ondas conforme a rotação da superfície. A equipe já havia testado esse efeito com ondas sonoras, observando mudanças nas frequências que indicavam ganho de energia. Mais recentemente, o foco se voltou para as ondas eletromagnéticas.
Amplificação com ondas eletromagnéticas
Na nova experiência, os pesquisadores utilizaram um cilindro de alumínio em rotação e um circuito ressonante. O objetivo era criar uma condição em que, sob a perspectiva do cilindro girando, as ondas eletromagnéticas atingissem uma frequência angular negativa. Segundo a pesquisadora Marion Cromb, isso significa absorção negativa, o que se traduz em amplificação da energia.
“O cilindro atua como um amplificador de um modo rotacional do campo eletromagnético e, quando emparelhado com um ressonador de baixa perda, torna-se instável e passa a funcionar como um gerador”, explicou a equipe no artigo. O sistema conseguiu amplificar sinais gerados apenas a partir do ruído de fundo, demonstrando o equivalente ao que os teóricos chamam de bomba de buraco negro.
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Resultados e próximos passos
Os físicos observaram uma amplificação exponencial espontânea dos modos eletromagnéticos, algo que reforça a viabilidade do conceito proposto por Penrose e Zel’dovich. Embora o experimento tenha ocorrido em ambiente controlado e com materiais comuns, como alumínio, os efeitos simulam os comportamentos previstos para buracos negros reais.
“O desafio agora é observar a geração espontânea de ondas eletromagnéticas e sua amplificação desenfreada a partir do vácuo”, afirmam os autores do estudo. Com base nos resultados obtidos, esse objetivo seria uma questão de tempo e de desenvolvimento tecnológico, ainda que complexo.
A pesquisa amplia as fronteiras da física ao mostrar como fenômenos teóricos extremos podem ser simulados em laboratório, com potencial aplicação futura em energia e tecnologias de ressonância.
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