Quando ci si avvicina a un buco nero, le cose possono diventare piuttosto intense. La gravità enorme può comprimere il gas a temperature di ionizzazione e i campi magnetici forti possono accelerare il plasma in getti che viaggiano a velocità prossime a quelle della luce. È un sacco di potenza e ovunque ci sia potenza, qualcuno troverà un modo per sfruttarla.

Nel 1969, Roger Penrose osservò che sarebbe teoricamente possibile estrarre energia da un buco nero semplicemente scaricando rifiuti al suo interno. L’idea era di riempire un’astronave di oggetti inutili, volare molto vicino a un buco nero per entrare nella regione di spazio fortemente attorcigliato nota come ergosfera, e poi semplicemente gettare i rifiuti. I rifiuti verrebbero consumati dal buco nero e la tua astronave riceverebbe una spinta di energia. Non c’è bisogno di ridurre, riutilizzare, riciclare, basta buttarlo nel buco cosmico.

Come trasformare i rifiuti in energia. Credito: Atomic Rockets, adattato da Misner, Thorne e Wheeler.
Sebbene questo dovrebbe funzionare in linea di principio, l’ingegneria necessaria per realizzarlo sarebbe complessa, e sfruttare l’energia da un razzo in rapido movimento non sarebbe molto efficiente. Fortunatamente, dovrebbe esserci un altro modo, utilizzando semplicemente onde elettromagnetiche. Nel 1971, Yakov Zeldovich dimostrò come un buco nero rotante potesse amplificare onde elettromagnetiche. Essenzialmente, se si proietta luce verso un buco nero rotante, parte della luce verrà amplificata a causa del frame dragging della gravità.
Almeno in teoria.
Qui nasce il problema. Anche se tutto ciò è teoricamente valido, non abbiamo un buco nero di riserva a disposizione per provarlo. Fortunatamente, l’effetto Zeldovich funziona per più di un semplice buco nero. Zeldovich dimostrò che l’effetto dovrebbe funzionare per qualsiasi corpo rotante che assorba un po’ dell’energia a esso diretta. Quindi dovresti essere in grado di far rimbalzare la luce contro un cilindro rotante e vedere l’effetto. Non serve un buco nero. L’unico problema è che il cilindro dovrebbe ruotare a velocità relativistiche e l’effetto sarebbe molto piccolo. Poi, nel 2020, un team dimostrò come un effetto simile funzionasse con onde sonore. Proiettarono onde sonore a bassa frequenza in un disco rotante assorbente e misurarono un aumento dell’energia acustica, dimostrando che l’effetto Zeldovich funzionava anche per il suono.

Misurazione dell’effetto Zeldovich elettromagnetico. Credito: Braidotti, et al.
Ora il team è tornato con un nuovo articolo che mostra l’effetto con onde elettromagnetiche.[^4] Il modo in cui lo hanno fatto è stato adattare un circuito risonante. Il circuito poteva concentrare un’onda magnetica oscillante attraverso un cilindro di alluminio. Di per sé, il cilindro agirebbe come un semplice resistore e smorzerebbe il campo magnetico, ma quando il team ruotava il cilindro in un modo particolare, il campo magnetico veniva amplificato proprio come previsto da Zeldovich. Poiché l’alluminio non è magnetico, l’effetto non è dovuto a qualche effetto dinamico. Quindi il team ha potuto dimostrare che si tratta di un nuovo effetto.

Adesso sappiamo che i corpi rotanti, compresi i buchi neri, possono amplificare i campi elettromagnetici. Ciò che è anche interessante riguardo a questo esperimento è quanto sia sorprendentemente semplice. Il design è simile a un generatore a induzione utilizzato nelle turbine eoliche. L’esperimento avrebbe potuto essere realizzato decenni fa; è solo che nessuno ci aveva pensato prima. A volte la risposta a una domanda scientifica è proprio davanti a te.
Riferimento: Braidotti, M. C., et al. “Amplificazione dei campi elettromagnetici da parte di un corpo rotante.” Nature Communications 15.1 (2024): 5453.