Immaginate un lontano futuro
in cui gli umani siano andati oltre il nostro pallido puntino azzurro,
abbiano costruito città su pianeti lontani migliaia di anni-luce
e gestiscano una rete galattica di commerci e trasporti.
Di cosa avrebbe bisogno la nostra civiltà per fare questo salto?
Ci sono molte cose da considerare: come comunicheremmo?
Come sarebbe un governo galattico?
E una questione fondamentale:
dove prenderemmo l'energia necessaria per alimentare questa civiltà,
le industrie, le operazioni per terraformare e le navi spaziali?
Un astronomo di nome Nikolai Kardashev ha proposto una scala
per quantificare la crescente richiesta energetica di una civiltà in evoluzione.
Nel primo stadio evolutivo, in cui noi siamo attualmente,
le fonti energetiche del pianeta,
come i combustibili fossili, i pannelli solari e le centrali nucleari,
sono forse sufficienti
per raggiungere gli altri pianeti del sistema solare
ma non per andare molto oltre.
Per una civiltà al terzo e ultimo stadio,
l'espansione su scala galattica
richiederebbe circa 100 miliardi di volte più energia di tutti i 385 yottajoule
che il nostro sole rilascia ogni secondo.
Salvo una svolta nella fisica esotica,
c'è una sola fonte di energia che potrebbe essere sufficiente:
un buco nero supermassiccio.
Pensare ai buchi neri come fonti di energia è controintuitivo,
ma questo è esattamente ciò che sono, grazie ai loro dischi di accrescimento,
strutture piatte e circolari formate dalla materia
che cade nell'orizzonte degli eventi.
A causa della conservazione del momento angolare,
le particelle lì non precipitano direttamente nel buco nero,
ma si muovono lentamente a spirale.
Per effetto dell'intenso campo gravitazionale del buco nero,
le particelle convertono la loro energia potenziale in energia cinetica
mentre si avvicinano all'orizzonte degli eventi.
L'interazione fra particelle permette all'energia cinetica
di essere irradiata nello spazio
a una stupefacente efficienza di conversione della materia in energia:
6% per i buchi neri non rotanti e fino al 32% per quelli rotanti.
Questo mette drasticamente in ombra la fissione nucleare,
attualmente il meccanismo più efficiente e largamente disponibile
per estrarre energia dalla massa.
La fissione converte solamente lo 0,08% dell'atomo di uranio in energia.
Il segreto per sfruttare questa energia potrebbe trovarsi in una struttura
ideata dal fisico Freeman Dyson, conosciuta come la sfera di Dyson.
Negli anni '60, Dyson propose l'idea che una civiltà planetaria avanzata
potesse creare una sfera artificiale in cui racchiudere la stella principale,
acquisendo tutta l'energia irradiata dalla stella
per soddisfare i propri bisogni.
Un progetto simile, ma ben più complesso,
potrebbe, in teoria, essere applicato ai buchi neri.
Per produrre continuamente energia i buchi neri devono essere continuamente nutriti.
Quindi, non sarebbe il caso di coprirli con una sfera.
Anche se lo facessimo, i getti di plasma sparati dai poli
di molti buchi neri supermassicci
farebbero esplodere in mille pezzi qualsiasi struttura.
Invece, potremmo progettare una sorta di anello di Dyson
fatto di poderosi collettori controllati a distanza
che orbiterebbero attorno al buco nero,
sul piano del disco di accrescimento, magari, ma più lontano.
Questi dispositivi potrebbero usare pannelli a specchio
per trasmettere l'energia raccolta a una centrale
o a una batteria per conservarla.
Avremmo bisogno di assicurarci che i collettori siano costruiti
alla giusta distanza:
se troppo vicini si scioglierebbero per l'energia irradiata;
se troppo lontani, raccoglierebbero solo una piccola frazione dell'energia
e potrebbero essere disturbati dalle stelle
orbitanti attorno al buco nero.
Ci servirebbe una quantità equivalente a vari pianeti Terra
di materiale altamente riflettente, come l'ematite,
per costruire l'intero sistema,
più qualche pianeta smantellato per fare una legione di robot costruttori.
Una volta costruito, l'anello di Dyson sarebbe un capolavoro della tecnologia
che fornirebbe energia a una civiltà diffusa in ogni angolo della galassia.
Tutto questo può sembrare solo un'ipotesi fantasiosa.
Eppure, perfino ora, durante la crisi energetica,
dobbiamo confrontarci con la limitatezza delle risorse del nostro pianeta.
Ci sarà sempre bisogno di nuovi metodi per produrre energia sostenibile,
specialmente perché l'umanità lavora per la sopravvivenza
e il progresso tecnologico della nostra specie.
Magari esiste già una civiltà
che ha raggiunto questi giganti astronomici.
Potremmo anche capirlo
vedendo la luce dal loro buco nero offuscarsi periodicamente
quando parti dell'anello di Dyson passano fra noi e loro.
O forse queste superstrutture sono destinate a rimanere pura teoria.
Solo il tempo, e la nostra ingenuità scientifica, sapranno dircelo.