El Sol es un reactor nuclear compuesto principalmente de electrones y protones. Ambos fluidos se calientan mediante reacciones de fusión nuclear hasta una temperatura central de unos quince millones de grados Kelvin. Esto crea una inmensa presión que, si se hubiera dejado a su suerte, habría hecho explotar el Sol en unas pocas horas. Debemos nuestra existencia a la gravedad. Mantiene al Sol atado y mantiene la vida tal como la conocemos en la Tierra.
Pero aquí yace un enigma que consideré en mi primer artículo sobre astrofísica hace 35 años. La masa del protón es 1836 veces más grande que la masa del electrón. Esto significa que la gravedad actúa con más fuerza sobre los protones que sobre los electrones por un factor de 1836. Si la presión de los protones está equilibrada por la gravedad, ¿qué une los electrones al Sol?
Una descomunal batería de mil voltios
La respuesta es que el Sol tiene una carga eléctrica positiva que repele los protones pero atrae a los electrones. Una forma de ver esta fuerza eléctrica es como una cuerda que mantiene unidos los dos fluidos. La repulsión eléctrica cancela la mitad de la atracción gravitacional solar de los protones, de modo que la atracción eléctrica de los electrones es igual a la atracción neta restante de los protones y los dos fluidos permanecen juntos. Esta carga requiere que se elimine una pequeña fracción de los electrones del Sol. La fuerza eléctrica repulsiva entre dos protones es 36 órdenes de magnitud más fuerte que su atracción gravitacional, por lo que el déficit de electrones requerido es correspondientemente menor. La combinación de electrones y protones puede verse como un fluido casi eléctricamente neutro, con una presión total del doble de la presión de cada componente, equilibrada por la gravedad.
La caída de potencial eléctrico desde el centro del Sol hasta su superficie exterior es aproximadamente la energía potencial gravitacional de un protón en el centro del Sol, del orden de mil voltios. En efecto, el Sol es una batería térmica de ese voltaje.
Al reconocer las baterías térmicas naturales cercanas a ellas, las civilizaciones tecnológicas extraterrestres pueden haber ideado un plan para extraer energía eléctrica de su estrella anfitriona. Al extraer una corriente eléctrica del centro de su estrella, podrían satisfacer las necesidades energéticas de sus coches eléctricos y naves espaciales. Esto constituye una fantástica fuente de energía limpia.
Oumuamua, un trozo de esfera Dyson
Nuestros logros en extraer energía limpia del Sol palidecen en comparación. Los paneles solares aprovechan la pequeña porción de luz solar que intercepta la Tierra, que por sí sola es apenas una parte entre cien millones.
Olaf Stapledon había imaginado en su novela de ciencia ficción de 1937 ‘Fabricante de Estrellas’ que otras civilizaciones podrían construir megaestructuras artificiales para aprovechar la mayor parte de la luz generada por su estrella. Dos años antes de que yo naciera, Freeman Dyson discutió la posibilidad de buscar la emisión infrarroja de tales esferas en su artículo de 1960, titulado «Búsqueda de fuentes estelares artificiales de radiación infrarroja”. El concepto de “Esferas Dyson” se definió más tarde como la firma de las civilizaciones de Tipo II según la escala kardashev, que relaciona el nivel tecnológico de una civilización con la cantidad de energía que extrae. En mi último libro, Interestelar, yo clasifico las civilizaciones según su impacto en el medio ambiente. Mientras que nuestra civilización se comporta como un turista descuidado que destroza la escena terrestre, la civilización más avanzada podría tener habilidades divinas para crear vida o incluso un universo bebé en sus laboratorios. Creando más de lo que se le dio.
El diseño más práctico para una esfera Dyson, sugerido en un artículo de 1991 de Robert Forward, consiste en baldosas delgadas que mantienen una distancia fija de la estrella equilibrando la gravedad con la presión de radiación de la estrella. En un artículo reciente, observé que este delicado equilibrio se romperá una vez que la estrella evolucione y se ilumine hacia el final de su vida. Esto empujaría las baldosas de la megaestructura hacia el espacio interestelar porque, para empezar, estaban casi sueltas. Por tanto, los fragmentos interestelares de las esferas rotas de Dyson podrían explicar la aceleración anómala no gravitacional del objeto interestelar Oumuamua sin evaporación cometaria alguna. Según esta interpretación, «Oumuamua era un trozo de una esfera Dyson rota que se deslizó hacia el sistema solar y fue empujado por el reflejo de la luz del sol.
El Observatorio Rubin en Chile probablemente detectará muchos más objetos interestelares como Oumuamua en los próximos años. Esperamos que estos objetos inspiren a nuestros ingenieros a diseñar mejores sistemas para aprovechar la energía limpia del Sol.
Por Avi Loeb, jefe del Proyecto Galileo, director fundador de la Iniciativa Black Hole de la Universidad de Harvard, director del Instituto para la Teoría y la Computación del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian y autor del bestseller “Extraterrestrial: The First Sign of Intelligent Life Beyond Earth”.
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