Come distruggere un buco nero

L'idea di un corpo così massiccio che la sua velocità di fuga supera la velocità della luce risale al geologo inglese John Michell che per primo lo considerò nel 1783. Nel suo scenario, un raggio di luce si allontanerebbe dal corpo massiccio fino a raggiungere un certa altezza e poi tornò in superficie.

Il pensiero moderno sui buchi neri è in qualche modo diverso, non ultimo perché la relatività speciale ci dice che la velocità della luce è una costante universale. Il concetto critico su cui si concentrano i fisici oggi è l'orizzonte degli eventi: un confine teorico nello spazio attraverso il quale la luce e altri oggetti possono passare in una direzione ma non nell'altra. Poiché la luce non può sfuggire, l'orizzonte degli eventi è ciò che rende nero un buco nero.

L'orizzonte degli eventi è un po' una delusione per molti astrofisici perché la fisica interessante, le cose al di là delle leggi conosciute dell'universo, tutto si verifica al suo interno e quindi ci è nascosto.

Ciò che i fisici vorrebbero, quindi, è un modo per sbarazzarsi dell'orizzonte degli eventi ed esporre i meccanismi interni a un esame accurato. In questo modo si distruggerebbe il buco nero ma si rivelerebbe qualcosa di molto più bizzarro ed esotico.

Oggi, Ted Jacobson dell'Università del Maryland e Thomas Sotiriou e l'Università di Cambridge spiegano come ciò potrebbe essere fatto in un resoconto divertente e straordinariamente accessibile della sfida.

In relatività generale, la condizione matematica per l'esistenza di un buco nero con un orizzonte degli eventi è semplice. È data dalla seguente disuguaglianza: M^2 > (J/M)^2 + Q^2, dove M è la massa del buco nero, J è il suo momento angolare e Q è la sua carica.

Sbarazzarsi dell'orizzonte degli eventi è semplicemente una questione di aumentare il momento angolare e/o la carica di questo oggetto fino a quando la disuguaglianza non viene invertita. Quando ciò accade, l'orizzonte degli eventi scompare e l'oggetto esotico sottostante emerge.

A prima vista, sembra semplice. La disuguaglianza suggerisce che per distruggere un buco nero, tutto ciò che devi fare è alimentarlo con momento angolare e caricarlo.

Ma questo nasconde una moltitudine di problemi. Tanto per cominciare, anche le cose con momento angolare e carica tendono ad avere massa. E in ogni caso, l'equazione sopra descrive uno stato stazionario. L'alimentazione di un buco nero crea uno stato dinamico e non vi è alcuna garanzia che l'oggetto torni in uno stato stazionario senza perdere il momento angolare e la carica con cui è stato alimentato.

In effetti, i calcoli sono così diabolici che hanno sfidato tutti i tentativi di domarli. Al momento nessuno sa cosa farebbe, dicono Jacobson e Sotiriou.

Cosa rivelerebbe un buco nero senza il suo orizzonte degli eventi? È qui che la fisica diventa filosofica. La matematica qui indica che lo spaziotempo diventa infinitamente curvo, creando ciò che gli astrofisici chiamano singolarità.

Per qualsiasi fisico ordinario, una singolarità è un'indicazione che una teoria è fallita ed è necessaria una nuova teoria per descrivere cosa sta succedendo. È una questione di principio che le singolarità sono oggetti matematici, non fisici e che qualsiasi 'buco' che suggeriscono esiste non nel tessuto dell'Universo ma nella nostra comprensione di esso.

Gli astrofisici sono diversi. Hanno una fede così straordinaria nelle loro teorie che credono che le singolarità esistano davvero all'interno dei buchi neri. Persone come Roger Penrose e Stephen Hawking hanno persino dimostrato che le singolarità sono inevitabili nel collasso gravitazionale.

Per loro, rimuovere l'orizzonte degli eventi attorno a un buco nero solleva l'eccitante prospettiva di rivelare una singolarità in tutta la sua nuda gloria. Quando ciò accadrà, potremo guardare l'infinito.

Sembra strano.

Distruggere un buco nero in questo modo è destinato a rivelare una nuova fisica. Ma qualunque cosa questo possa essere è destinato a rimanere ben nascosto fino a quando non avremo una teoria che descriva meglio ciò che accade in tali estremi. O finché non individuiamo uno di questi oggetti da qualche parte nel cielo notturno.

Rif: arxiv.org/abs/1006.1764 : Distruggere i buchi neri con i corpi di prova

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