Che aspetto ha un buco nero dall’interno?

Un buco nero è un fenomeno incredibile. È invisibile perché non permette nemmeno alla luce di uscire. Ciononostante, può essere fotografato. Concentra la massa in una parte molto piccola dello spazio – così piccola che le leggi convenzionali della fisica perdono il loro significato. Ciononostante, i fisici si stanno avvicinando sempre di più ai suoi segreti. Uno di questi è l’aspetto di un buco nero al suo interno. Il nero, è chiaro, non c’è. Al contrario. All’interno si concentrano tutta la massa e l’energia che non possono sfuggire all’orizzonte degli eventi. Se si potesse vedere in un buco nero, si dovrebbe notare molta luminosità.

Oppure no? Infatti, l’idea comune è che un buco nero sia soprattutto una cosa: vuoto. Tutta la massa è concentrata nel suo centro, dove si arriva alla formazione di una singolarità, un buco nello spazio-tempo. Ma è davvero così? Gli autori di un nuovo studio ne dubitano. Dicono: I buchi neri sono in realtà gigantesche palle di pelo, come i gatti amano soffocarle dai loro organi digestivi. Beh, non è esattamente quello che dice lo studio – il paragone è mio.

In realtà, con il loro articolo gli autori cercano di porre fine al dibattito sul famoso paradosso dell’informazione di Stephen Hawking. Esso nasce dalla conclusione di Hawking che tutti i dati che entrano in un buco nero non possono mai uscirne. Questa conclusione è coerente con le leggi della termodinamica, ma contraria alle leggi fondamentali della meccanica quantistica. “La teoria delle stringhe ci ha mostrato che tutta la massa di un buco nero non viene risucchiata nel centro”, ha detto Samir Mathur, autore principale dello studio e professore di fisica alla Ohio State University. “Il buco nero cerca di schiacciare le cose insieme fino ad un certo punto, ma poi le particelle si allungano su queste stringhe, e le stringhe iniziano ad allungarsi ed espandersi, e si ottiene una sorta di gomitolo che si espande e riempie l’intero buco nero”.

“Più grande è il buco nero, più energia viene risucchiata al suo interno, e più grande diventa il gomitolo”, ha detto Mathur. Uno studio del 2004 di cui è autore ha scoperto che la teoria delle stringhe potrebbe essere la soluzione al paradosso di Hawking. Con questa struttura a palla di pelo, il buco si irradia come qualsiasi corpo normale, e non c’è nessun mistero. Ma la struttura interna del buco cambia. Negli ultimi anni, quindi, altri fisici hanno cercato di conciliare le conclusioni di Hawking con la vecchia immagine del buco nero, in cui il buco nero può essere pensato come uno spazio vuoto con tutta la sua massa al centro. Una teoria, il paradigma del wormhole, sostiene che i buchi neri potrebbero essere un’estremità di un ponte nel continuum spazio-temporale, il che significa che qualsiasi cosa che entra in un buco nero potrebbe riapparire all’altra estremità del ponte – l’altra estremità del wormhole – in qualche altro posto nello spazio e nel tempo. Tuttavia, perché l’immagine del wormhole funzioni, una parte della radiazione a bassa energia dovrebbe sfuggire ai bordi del buco nero.

Mathur e colleghi mostrano ora che i buchi neri non irradierebbero come in questo caso. I ricercatori hanno anche esaminato le proprietà fisiche dei buchi neri, compresi i cambiamenti di topologia nella gravità quantistica, per determinare se il paradigma del wormhole funzionerebbe. “In ciascuna delle versioni proposte per l’approccio wormhole, abbiamo trovato che la fisica non era coerente”, ha detto Mathur. “Il paradigma del wormhole cerca di sostenere che in un certo senso si può ancora pensare al buco nero come effettivamente vuoto quando tutta la massa è al centro. E i teoremi che dimostriamo mostrano che una tale immagine del buco non è possibile”.

Quindi, se mai ti schiantassi in un buco nero, puoi aspettarti che ogni singola particella subatomica che ti compone venga distorta in una lunga stringa che, insieme a molte altre, formerà la palla di pelo che costituisce il buco nero. Cosa succede se l’universo soffoca questa massa prima o poi (forse da un buco bianco?) è lasciato alla vostra immaginazione.

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BrandonQMorris
  • BrandonQMorris
  • Brandon Q. Morris è un fisico e uno specialista dello spazio. Si è occupato a lungo di questioni spaziali, sia professionalmente che privatamente, e mentre voleva diventare un astronauta, è dovuto rimanere sulla Terra per una serie di motivi. È particolarmente affascinato dal "what if" e attraverso i suoi libri mira a condividere storie avvincenti di hard science fiction che potrebbero realmente accadere, e un giorno potrebbero accadere. Morris è l'autore di diversi romanzi di fantascienza best-seller, tra cui The Enceladus Series.

    Brandon è un orgoglioso membro della Science Fiction and Fantasy Writers of America e della Mars Society.