I buchi neri potrebbero non essere buchi nel tessuto dello spazio-tempo, pozzi gravitazionali dai quali nulla può sfuggire ma, secondo una nuova teoria, potrebbero essere stelle oscure.
Secondo questa teoria, i buchi neri potrebbero essere stelle oscure che nascondono nel loro nucleo il segreto di una nuova fisica esotica.
Questa fisica può far sì che le stelle oscure emettano una radiazione che potrebbe spiegare la misteriosa materia oscura che interagisce con i campi gravitazionali ma non con le radiazioni elettromagnetiche.
Secondo la teoria della relatività generale di Albert Einstein, che descrive come la materia deformi lo spazio-tempo, le stelle che possiedono una massa sufficiente possono collassare su se stesse a un punto tale da contrarsi in un punto infinitamente piccolo che i fisici hanno chiamato singolarità.
Una volta formata, la singolarità si circonda di un orizzonte degli eventi. Questo confine delimita una regione di spazio-tempo dalla quale nemmeno i fotoni, che sono le particelle più veloci dell’universo, possono fuggire.
Tutto ciò che oltrepassa questo confine è condannato a cadere nella singolarità. Questa è la definizione di “buco nero”.
Queste spiegazioni semplici ma sorprendenti hanno resistito a decenni di osservazioni.
Gli astronomi hanno osservato l’atmosfera di una stella risucchiata da un buco nero. Hanno osservato stelle orbitare attorno ai buchi neri. I fisici sulla Terra hanno captato le onde gravitazionali emesse quando i buchi neri si scontrano. Astronomi hanno persino ricostruito in una foto “l’ombra” di un buco nero.
Eppure, la scienza che spiega i buchi neri è piena di misteri ancora da svelare. La stessa proprietà che definisce un buco nero – la singolarità – sembra essere fisicamente impossibile, perché la materia non sembra poter collassare fino a un punto infinitamente piccolo.
Stelle oscure e motori di Planck
Se la singolarità si rivelerà essere solo un artificio che non può essere descritto, quello che sappiamo oggi dei buchi neri dovrà essere sostituito con qualcosa che possa spiegare cosa si nasconde al centro di questi misteriosi oggetti.
Una teoria delle singolarità dei buchi neri sostituisce quei punti infinitamente piccoli di materia compressa con qualcosa di molto più intrigante: un punto incredibilmente piccolo chiamato “nucleo di Planck“, perché l’idea teorizza che la materia all’interno di un buco nero sia compressa fino alla scala più piccola possibile, la lunghezza di Planck, che è pari a 1,6 * 10 ^ meno 35 metri.
La presenza di un nucleo di Planck, che non sarebbe una singolarità, escluderebbe l’esistenza di un orizzonte degli eventi che delimita il buco nero.
Tuttavia, per gli osservatori esterni, l’attrazione gravitazionale sarebbe così forte da apparire e comportarsi proprio come un orizzonte degli eventi. Solo osservazioni estremamente sensibili, per le quali non abbiamo ancora la tecnologia, sarebbero in grado di osservare la differenza.
Dark matter e stelle oscure
Per sollevare il velo e guardare dentro un buco nero occorre una nuova visione della singolarità e un “nucleo di Planck” non è poi così inverosimile, anche se la teoria fisica e matematica necessaria a spiegarlo è stata appena abbozzata.
I nuclei di Planck potrebbero dirci finalmente qualcosa sulla materia oscura, una sostanza che sembra pervadere l’intero universo ma che non è stata ancora osservata direttamente nonostante le molte ricerche.
La materia oscura costituisce l’85% della massa dell’universo, eppure non interagisce mai con la luce. Possiamo solo determinarne l’esistenza attraverso gli effetti gravitazionali che esercita sulla materia ordinaria.
Ad esempio, possiamo osservare le stelle che orbitano attorno ai centri delle galassie e utilizzare le loro velocità orbitali per calcolare la quantità totale di massa in quelle galassie.
In un nuovo documento, presentato il 15 febbraio sul database di prestampa arXiv , il fisico Igor Nikitin del Fraunhofer Institute for Scientific Algorithms and Computing in Germania prende l’idea del “nucleo di Planck”.
Secondo il documento, i nuclei di Planck possono emettere particelle (poiché non c’è orizzonte degli eventi, questi buchi neri non sono completamente neri). Quelle particelle potrebbero essere particelle di materia ordinaria o particelle completamente nuove.
Queste ipotetiche particelle potrebbe spiegare la materia oscura.
Se i buchi neri sono davvero stelle oscure di Planck, osserva Nikitin, e emettono costantemente un flusso di materia oscura, potrebbero spiegare i movimenti delle stelle all’interno delle galassie.
L’idea di Nikitin potrebbe non reggere alle verifiche, esistono molte più prove dell’esistenza della materia oscura oltre al suo effetto sul moto delle stelle.
Ma è un esempio di come abbiamo bisogno di trovare quante più idee possibili per spiegare i buchi neri, perché non sappiamo mai quali collegamenti potrebbero esserci con altri misteri che aspettano solo di essere risolti.
