di Avi Loeb per Scientific American
Nell’universo infantile, un sostanziale miglioramento della densità di radiazione sulla scala dell’orizzonte cosmico potrebbe aver fatto comportare alcune piccole regioni come un universo chiuso e sigillato il loro destino in collassi isolati che hanno provocato la formazione di un buco nero primordiale.
Le variazioni tipiche che si osservano effettivamente nella radiazione cosmica di fondo a microonde avevano un’ampiezza iniziale che è 100.000 volte inferiore a quella necessaria per creare buchi neri.
Ma queste variazioni possono essere osservate solo su grandi scale spaziali. È possibile che rari miglioramenti di densità di ampiezza molto maggiore siano stati generati su scale molto piccole come risultato della nuova fisica ad alte energie.
Sebbene i dati cosmologici esistenti lo consentano, c’è una motivazione aggiuntiva per considerare questa ipotetica possibilità a causa dell’esistenza della materia oscura.
La maggior parte della materia nell’universo è oscura e, nonostante le ricerche di tracce di particelle elementari correlate nel cielo o in esperimenti di laboratorio, finora non ne è stata trovata alcuna.
I buchi neri primordiali (PBH) potrebbero potenzialmente creare la materia oscura. Vari vincoli astrofisici escludono i PBH come materia oscura se hanno masse basse o alte, ma consentono un intervallo di masse compreso tra un miliardesimo e un millesimo della massa della Luna, qualcosa di simile alla grandezza di asteroidi con una dimensione compresa tra uno e un cento chilometri.
Sessantasei milioni di anni fa, un asteroide di queste dimensioni ha colpito la Terra uccidendo i dinosauri e tre quarti di tutte le forme di vita. Questo è un sobrio promemoria che anche il cielo è fonte di rischi. Potremmo proteggerci dai futuri impatti di asteroidi cercando la luce solare riflessa dalle loro superfici quando si avvicinano alla Terra.
Nel 2005, il Congresso degli Stati Uniti ha incaricato la NASA di trovare il 90% di tutti gli oggetti pericolosi più grandi di 140 metri, circa cento volte inferiori alle dimensioni dell’impattore Chicxulub che ha ucciso i dinosauri.
Ciò ha portato alla costruzione di telescopi per rilievi come il Pan STARRS e il prossimo Osservatorio Vera C. Rubin, che possono raggiungere i due terzi dell’obiettivo congressuale.
Questi sondaggi sfruttano il sole come un lampione che illumina lo spazio buio vicino a noi. Un’allerta precoce ci permetterebbe di deviare pericolosi asteroidi lontano dalla Terra.
Ma i PBH non riflettono la luce solare e non possono essere identificati in questo modo prima dell’impatto. Brillano debolmente alla radiazione di Hawking, ma la loro luminosità è inferiore a una mini lampadina da 0,1 watt per masse superiori a un milionesimo della massa della Luna.
L’invisibilità di un buco nero primordiale è motivo di preoccupazione?
In particolare, se i PBH nell’intervallo di massa consentito costituissero la materia oscura, ci si potrebbe chiedere se rappresentano una minaccia per la nostra vita. Un incontro di un buco nero primordiale con un corpo umano rappresenterebbe una collisione di una reliquia invisibile dal primo femtosecondo dopo il big bang con un corpo intelligente: un apice di chimica complessa realizzato 13,8 miliardi di anni dopo.
Sebbene ciò costituisca un incontro di tipo straordinario tra l’universo primordiale e quello tardo, non lo augureremmo a noi stessi.
Lasciatemi spiegare.
Per illustrare, mi concentrerò sull’estremità superiore della finestra di massa consentita, in corrispondenza della quale la materia oscura è composta da buco nero primordiale con un millesimo della massa della luna. PBH più piccoli potrebbero essere più comuni, ma il loro effetto è più debole. La dimensione dell’orizzonte degli eventi di un tale buco nero primordiale sarebbe solo 1.000 volte più grande della dimensione di un atomo.
Ci si aspetterebbe ingenuamente che un oggetto così piccolo che passasse attraverso il nostro corpo provocherebbe solo una ferita minore confinata in una traccia cilindrica limitata di larghezza microscopica. Questo sarebbe il caso di una particella energetica, come un raggio cosmico, che passa come un proiettile in miniatura attraverso il nostro corpo.
Ma questa aspettativa ignora l’influenza a lungo raggio della gravità. La forza gravitazionale attrattiva indotta da un Buco Nero Primordiale della massa sopra menzionata ridurrebbe il nostro intero corpo di diversi centimetri durante il suo rapido passaggio. L’attrazione sarebbe impulsiva, della durata di 10 microsecondi per la tipica velocità di un buco nero primordiale di 100 chilometri al secondo nell’alone di materia oscura della galassia della Via Lattea.
Il dolore risultante sarebbe come se un minuscolo aspirapolvere con un’enorme potenza di aspirazione attraversasse rapidamente il nostro corpo e rimpicciolisse le ossa, i vasi sanguigni e gli organi interni. La drammatica distorsione corporea creerebbe gravi danni e causerebbe la morte immediata. Quanto è probabile che sperimentiamo un evento fatale di questo tipo durante la nostra vita?
Se i PBH della massa di cui sopra costituiscono la materia oscura, la possibilità che un PBH attraversi il nostro corpo durante tutta la nostra vita è minuscola, solo una su 1026. Ciò si traduce in una piccola probabilità di ordine 10-16 per una singola morte nell’intera popolazione di otto miliardi di persone che vivono attualmente sulla Terra.
La probabilità di una morte aumenta a 10 -9 se l’attuale dimensione della popolazione persiste per un altro miliardo di anni, dopo di che si prevede che l’espansione del Sole fsrà evaporare tutti gli oceani della Terra.
E se assumiamo statistiche simili riguardanti le stelle all’interno di altre galassie, allora solo fino a un trilione di persone nell’intero volume osservabile dell’universo potrebbero essere uccise dal passaggio di un buco nero primordiale attraverso i loro corpi.
È estremamente sicuro presumere che nessuno di noi sarà una di queste persone. Il numero totale di morti potrebbe essere maggiore nel multiverso se contiene molti più volumi con condizioni simili e se in parti di esso esistono tipi ancora più pericolosi di materia oscura.
Tuttavia, è possibile che oggetti rari e invisibili alla periferia del sistema solare, come l’ipotetico Pianeta Nove, siano PBH. In un recente articolo che ho scritto con il mio studente Amir Siraj, abbiamo dimostrato che i PBH potranno essere rilevati con l’Osservatorio Vera C. Rubin in tutto il sistema solare dai brillamenti che generano quando incontrano le rocce della nuvola di Oort.
Ovviamente, i rischi per la vita sulla Terra derivanti da altre catastrofi come gli impatti di asteroidi sono molto maggiori, come i dinosauri hanno imparato dall’esperienza diretta.
I numeri di cui sopra implicano che non dovremmo perdere il sonno o aggiornare la nostra copertura assicurativa medica per le preoccupazioni sui buchi neri primordiali invisibili che potrebbero essere in agguato nell’alone della Via Lattea.
Durante questi giorni di incombenti rischi di pandemie e cambiamenti climatici, questo è un messaggio piacevolmente positivo di Madre Natura che dovremmo abbracciare con gioia.
