Proceso Penrose

El proceso Penrose (también llamado mecanismo de Penrose) es un proceso teorizado por Roger Penrose por el cual se puede extraer energía de un agujero negro en rotación. Esta extracción se hace posible debido a que la energía rotacional de un agujero negro no está localizada dentro del horizonte de sucesos, sino que se encuentra en una región exterior que rodea al agujero llamada ergosfera. En esta región una partícula es necesariamente propulsada por concurrencia locomotriz con el espacio-tiempo rotativo. Todos los objetos en la ergosfera se ven arrastrados por un espacio-tiempo rotacional. En este proceso, si un objeto material entra en la ergosfera de un agujero negro se divide en dos. El momento de ambas piezas de materias puede resultar tal, que una parte escape hacia el infinito, y otra parte caiga a través del horizonte de sucesos hacia el agujero. La pieza que escapa puede posiblemente tener mayor cantidad de materia-energía que la pieza original que entró en la ergosfera, por lo que el balance energético es negativo. En resumen, el proceso resulta en una disminución del momento angular del agujero negro, y por tanto en una reducción correspondiente a una transferencia de energía donde la pérdida de momento se convierte en energía extraída.

El proceso obedece a las leyes termodinámicas de los agujeros negros. Una consecuencia de estas leyes es que si el proceso se repite continuamente, el agujero negro podría finalmente perder su momento angular y convertirse en un agujero negro no rotativo. Demetrios Christodoulou calculó un límite superior para la cantidad total de energía que podía ser extraída mediante el proceso de Penrose.

Ergosfera

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La ergosfera (en inglés: ergosphere), también conocida como ergoesfera, es la región exterior y cercana al horizonte de sucesos de un agujero negro en rotación. En ella, el campo de gravedad del agujero negro rota junto con él arrastrando el espacio-tiempo. Se trata de un fenómeno teorizado por el físico neozelandés Roy Kerr y emana directamente de las teorías de la relatividad general de Einstein. El modelo de agujero negro de Kerr parte del primer y más simple modelo de agujero negro, el modelo de Schwarzschild.

Su nombre fue propuesto en 1971 por Remo Ruffini y John Archibald Wheeler durante las conferencias Les Houches, y deriva de la palabra griega ergon, que significa «trabajo». Recibió este nombre debido a que teóricamente es posible extraer energía y masa de esta región. La ergosfera tiene una forma esferoidal achatada que toca el horizonte de sucesos en los polos de un agujero negro en rotación y se extiende hasta un radio mayor en el ecuador. El radio ecuatorial (máximo) de una ergosfera corresponde al radio de Schwarzschild de un agujero negro no giratorio; el radio polar (mínimo) puede ser tan pequeño como la mitad del radio de Schwarzschild en el caso de que el agujero negro este rotando al máximo (a tasas más altas de rotación el agujero negro no podría haberse formado).