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  1. #1
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    I Buchi Neri potrebbero non esistere affatto

    blackhole.jpg

    SOMMARIO:
    Secondo due lavori recenti, uno già pubblicato su Physics Letters B (clicca QUI per la prestampa elettronica) dalla professoressa Mersini-Houghton, ed uno seguente da poco inserito ma ancora in revisione (clicca QUI) sempre della Mersini-Houghton ma in collaborazione con Harald P. Pfei ffer (un esperto in relatività numerica) sembra dimostrare una alternativa molto interessante e matematicamente solida (a detta della principale autrice) per superare il decennale problema conflittuale tra la Meccanica Quantistica e la Relatività Generale nel caso dei Buchi Neri. Il lavoro è puramente di natura teorico-computazionale e vede la risoluzione delle Equazioni di campo di Einstein con l'aggiunta dell'effetto quantistico apportato dalla cosiddetta radiazione di Hawking, una radiazione teoricamente emessa dei BH e la cui esistenza è stata dimostrata da S. Hawking nel 1974, ma che ad oggi non ha ancora avuto evidenze osservative chiare.

    In breve, i Buchi Neri potrebbero non esistere affatto (o meglio dire, non essere necessari da contemplare) secondo queste nuove soluzioni. Il motivo è legato proprio all'effetto quantistico della radiazione di Hawking, che sarebbe responsabile di far evaporare (ovvero svanire) il Buco Nero secondo quanto fin'ora teorizzato. Quello che accadrebbe secondo questi nuovi risultati è che la stella, in una fase di rapido collasso verso la singolarità a causa della condizione di massa del nucleo superiore al limite di Tolman-Oppenheimer-Volkoff (TOV), una volta arrivata ad avere un raggio vicino a quello di Schwarzschild (al di sotto del quale andrebbe a costituire un Buco Nero) inizia ad emettere una intensa radiazione di Hawking, perdendo massa rapidamente e arrestando il collasso per mancanza di energia gravitazionale. Il collasso così arrestato viene addirittura invertito causando un rigonfiamento della stella con una conseguente evaporazione totale (o esplosione). In tal modo all'atto pratico, la stella non raggiunge mai l'orizzonte degli eventi (nè lo supera), nè tantomeno si riduce mai ad una singolarità nello spazio-tempo, quindi per definizione il Buco Nero non è più una soluzione necessaria da considerare.

    CONTESTO SCIENTIFICO: Il problema decennale dei Buchi Neri è legato al fatto che essi costituiscono un formidabile terreno di studio per testare i limiti di due grandi teorie che stanno alla base della nostra comprensione dell'interno Universo, ovvero la Meccanica Quantistica (legata allo studio dell'infinitamente piccolo) e la Relatività Generale (legata invece alo studio dell'infinitamente grande). Queste due teorie riescono ad oggi a spiegare una enormità di fenomeni osservati e non vanno normalmente in conflitto per tutto ciò che è ordinario, poichè le loro sfere di azione sono molto differenti. Tuttavia esistono dei casi limite nella fisica che vedono queste due teorie agire contemporanemente ma purtroppo, andare in profondo conflitto. Sono proprio questi casi però quelli di fondamentale importanza per capire cosa non va nelle teorie e dove eventualmente porre rimedio. I BH rappresentano uno di questi casi limite (l'altro caso è legato al problema cosmologico della singolarità iniziale o Big Bang). Il problema è talmente controverso da aver dato luogo ad una serie di paradossi, tra cui in particolare il paradosso dell'informazione e quello del muro di fuoco (firewall) per un BH.
    Le soluzioni presentate nel nuovo lavoro in oggetto sono in linea di principio di notevole importanza perchè consentirebbero di rimuovere dei grossi conflitti fra le due teorie alla base del meccanismo, tra cui ad esempio:
    • Non si porrebbe più il problema della singolarità, non contemplabile secondo la Meccanica Quantistica
    • Non si andrebbe più contro la perdità di informazione (quindi la violazione del principio di unitarietà della Meccanica Quantistica)
    • Non esisterebbe più un orizzonte degli eventi, che costituisce di per sè una barriera spazio-temporale che blocca la connessione causale fra eventi al suo interno con quelli al suo esterno, oltre che costituire un orizzonte ad infinito redshift.

    Il risultato applicato, se verificato per i BH, potrebbe avere implicazioni importanti anche per la non-esistenza di una singolarità iniziale (Big Bang), anch'essa in conflitto con la Meccanica Quantistica. Il risultato ottenuto è piuttosto generale e vale per stelle di qualunque massa atte a formare un BH.
    Ci sono tuttavia elementi non ben discussi, o non affatto trattati, tra cui il motivo per cui questi oggetti (che comunque che siano BH o meno esistono) non sono osservabili se non in maniera indiretta.

  2. #2
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    Re: I Buchi Neri potrebbero non esistere affatto

    Interessante. Un dato, però, rimane: ci sono molti oggetti che si comportano da BH.
    Se non lo sono, che diavolo sono?

  3. #3
    Staff • Autore L'avatar di Enrico Corsaro
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    Re: I Buchi Neri potrebbero non esistere affatto

    Citazione Originariamente Scritto da Red Hanuman Visualizza Messaggio
    Interessante. Un dato, però, rimane: ci sono molti oggetti che si comportano da BH.
    Se non lo sono, che diavolo sono?
    Intendi nel senso di non essere visibili immagino? Se si, anche io ho avuto questa perplessità e non ho comunque trovato delle spiegazioni nei lavori citati che ne parlassero. Rimane comunque tutto da inquadrare nella teoria degli AGN per i BH supermassicci, che non so sinceramente come potrà includere una teoria come questa sui non BH stellari. C'è comunque da dire che la possibilità di non vederli potrebbe essere in ogni caso legata alle condizioni limite in cui la stella si trova, comunque molto vicina all'orizzonte degli eventi e con densità ben superiori a quelle di una stella di neutroni.

  4. #4
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    Re: I Buchi Neri potrebbero non esistere affatto

    Sì, @Enrico C., intendevo proprio una massa enorme concentrata in uno spazio ridotto e invisibile. Pensavo anch'io a quasar e a BH super massicci.
    Ti dirò, poi, che di primo acchito leggendo il tuo post m'è venuto in mente un articolo un po' vecchiotto, che parlava di singolarità nude e favoleggiava di BH iper rotanti con singolarità doppie poste proprio ai poli della fu stella...

  5. #5
    Staff • Autore L'avatar di Enrico Corsaro
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    Re: I Buchi Neri potrebbero non esistere affatto

    Citazione Originariamente Scritto da Red Hanuman Visualizza Messaggio
    m'è venuto in mente un articolo un po' vecchiotto, che parlava di singolarità nude e favoleggiava di BH iper rotanti con singolarità doppie poste proprio ai poli della fu stella...
    E' del forum? Se riesci a trovarlo in caso passamelo che gli do un occhio

  6. #6
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    Re: I Buchi Neri potrebbero non esistere affatto

    @Enrico C.: No, era riportato da un numero di "Le Scienze", di qualche anno fa. Se lo trovo in rete, te lo linko...

  7. #7
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    Re: I Buchi Neri potrebbero non esistere affatto

    Citazione Originariamente Scritto da Red Hanuman Visualizza Messaggio
    Se lo trovo in rete, te lo linko...
    OK grazie @Red Hanuman, senz'altro sarebbe interessante discuterne!

  8. #8
    Staff • Moderatore Globale L'avatar di Red Hanuman
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    Re: I Buchi Neri potrebbero non esistere affatto

    Azz... @Enrico C., purtroppo per adesso nulla da fare. L'unica cosa simile è quella che ti riporto.

    L'esistenza di "singolarità nude" rappresenterebbe uno shock per i fondamenti della relatività generale

    I buchi neri, o almeno alcuni di essi, potrebbero non essere così neri. Lo sostiene un gruppo di ricercatori della Duke University e dell'Università di Cambridge in un articolo pubblicato sull'ultimo numero della rivista Physical Review D. La scoperta di simili oggetti, ancora più strani e misteriosi dei buchi neri classici, "rappresenterebbe uno shock per i fondamenti della relatività generale", ha osservato Arlie Petter, uno degli autori della ricerca.

    Einstein infatti teorizzò per primo che stelle di massa notevole, ben superiore a quella del Sole, potesero collassare e comprimersi fino a diventare singolarità, entità così massicce e dense da violare al proprio interno le leggi fisiche, una situazione quest'ultima anche teoricamente "scomoda".

    Gli astronomi hanno trovato prove indirette di queste entità, note comunemente come buchi neri, che devono il loro nome a una conseguenza della cosiddetta congettura della "censura cosmica", secondo la quale la singolarità "realistiche", ossia quelle che si possono effettivamente formare in natura, si troverebbero comunque sempre nascoste da una sorta di barriera, l'orizzonte degli eventi, che non può essere superato dalla luce. Ciò farebbe apparire tali singolarità perpetuamente nere al resto dell'universo, e confinerebbe ben al sicuro l'area di non validità delle leggi fisiche.

    Quella della censura cosmica, osserva Petters, è però "una congettura aperta, molto difficile da provare e da confutare", tanto che una decina di anni or sono due cosmologi dell'Università del California Institute of Technology, Kip Thorne e John Preskill, suggerirono che in determinate condizioni potessero formarsi anche delle singolarità "nude", cioè non schermate da alcun orizzonte.

    Di fatto, nessun buco nero è stato mai osservato direttamente, così da poter decidere se esso sia effettivamente del tutto "nero", ma la sua presenza è dedotta dagli effetti gravitazionali che esercita sulla materia circostante, come deformazioni delle traiettorie di stelle vicine e o l'effetto lente gravitazionale che esercita sulle immagini di galassie lontane poste alle sue spalle, provocandone la moltiplicazione.
    Proprio studiando l'effetto di lente gravitazionale Petters e Werner hanno scoperto che esiste la possibilità per decidere la questione e stabilire se esistano, accanto ai buchi neri, anche singolarità nude. I due ricercatori hanno infatti calcolato che un buco nero potrebbe perdere la protezione del proprio orizzonte degli eventi e diventare una singolarità nuda se il suo momento angolare fosse maggiore della massa; in particolare - hanno calcolato i due ricercatori - ciò potrebbe accadere per un buco nero di massa pari a 10 volte quella del Sole il cui spin corrispondesse a poche migliaia di rotazioni al secondo. In tali circostanze i calcoli di Petters e Werner indicano che la singolarità nuda scinderebbe la luce proveniente dalle stelle sullo sfondo in una maniera leggermente differente da quella di un buco nero classico e potenzialmente rilevabile dai più sensibili strumenti oggi disponibili.

    "Se mi chiedete se credo che le singolarità nude esistano - ha detto Petters - vi dirò che sono neutrale; in un certo senso spero che non ci siano. Preferirei aver ricoperto con un manto scuro i buchi neri, ma sono abbastanza aperto per prendere in considerazione anche la possibilità alternativa."
    Tra l'altro, mentre spulciavo ho trovato sulla stessa rivista un articolo del dicembre 2009 che è molto simile a quello che tu hai riportato

    Stelle nere, non buchi neri
    Gli effetti quantistici potrebbero impedire la formazione di veri buchi neri e generare invece nuovi oggetti densi chiamati stelle nere. Di Carlos Barceló, Stefano Liberati, Sebastiano Sonego e Matt Visser



    I buchi neri sono strutture teoriche nello spazio-tempo previste dalla teoria della relatività generale. Nulla può allontanarsi dall'attrazione gravitazionale di un buco nero dopo aver attraversato il suo orizzonte degli eventi. Calcoli quantistici approssimati prevedono che i buchi neri evaporino lentamente, anche se in un modo che crea paradossi. I fisici sono ancora alla ricerca di una teoria completa e coerente della gravità quantistica per descrivere i buchi neri. In contrasto con l'opinione comune tra i fisici, un effetto quantistico detto polarizzazione del vuoto potrebbe diventare tanto rilevante da arrestare la formazione di un buco nero e creare invece una cosiddetta «stella nera».
    Magari, riesci a ritrovarlo su arXiv. Io, intanto, continuo domani la mia ricerca. Forse, avrò maggior fortuna...

  9. #9
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    Re: I Buchi Neri potrebbero non esistere affatto

    Eccolo qua su arXiv, è del 2007 .
    Appena ho un pò di tempo gli dò un occhio.

  10. #10
    Staff • Autore L'avatar di Enrico Corsaro
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    Re: I Buchi Neri potrebbero non esistere affatto

    Citazione Originariamente Scritto da Red Hanuman Visualizza Messaggio
    Tra l'altro, mentre spulciavo ho trovato sulla stessa rivista un articolo del dicembre 2009 che è molto simile a quello che tu hai riportato
    Si questo articolo pone in parole povere l'idea di base di introdurre l'effetto quantistico della radiazione di Hawking come possibile soluzione per il problema dei paradossi. Solo adesso a quanto pare si è riusciti a trovare il modo per realizzarlo!

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