Grazie alla loro tendenza a succhiare tutto ciò che li circonda - anche la luce - i buchi neri non divulgano indizi sulle loro origini o storie. Questo fatto frustrante ha portato gli scienziati negli anni '60 a dichiarare che i buchi neri "non hanno i capelli". Con questo, i ricercatori intendevano dire che i buchi neri avevano pochissime caratteristiche distintive per separare l'uno dall'altro.
Ora, nuovi calcoli suggeriscono che alcuni buchi neri possono far crescere i capelli, ma non possono tenerli a lungo. Secondo il nuovo lavoro, i buchi neri che ruotano quasi (ma non del tutto) alla massima rotazione possibile mostrano alcune proprietà uniche. Ma queste proprietà non persistono molto prima che il buco nero diventi "calvo" e diventi indistinguibile da altri nel suo genere.
"Questa è una scoperta interessante, perché è un comportamento transitorio", ha detto l'autore dello studio Lior Burko, fisico di Theiss Research in California.
La metafora per i capelli con il buco nero è nata dalla matematica fatta dai fisici Jacob Bekenstein e John Wheeler negli anni '60 e nei primi anni '70. I ricercatori hanno affermato che, secondo la teoria generale della relatività di Einstein, i buchi neri possono essere descritti solo con tre parametri osservabili: la loro massa, il loro momento angolare e la loro carica elettrica. Tutto il resto, tutte le altre informazioni, è intrappolato nella forza gravitazionale del buco nero ed è quindi impossibile da osservare. Dati due buchi neri corrispondenti a tutti e tre i valori, sarebbe funzionalmente impossibile distinguere l'uno dall'altro.
Da allora, i teorici sono stati alla ricerca di qualcosa che possa distinguere i buchi neri l'uno dall'altro. Se gli scienziati riuscissero a trovare qualcosa del genere, potrebbero aprire nuove rivelazioni sulle origini di particolari buchi neri. Ad esempio, mentre si ritiene che molti buchi neri siano i resti delle stelle crollate, alcuni potrebbero essersi formati subito dopo il Big Bang, uscendo dalle regioni anormalmente dense nel primo tessuto universale. Uno di questi buchi neri primordiali sarebbe indistinguibile da un buco nero stellare se i due avessero la stessa massa, momento angolare e carica elettrica.
Nel 2018, un gruppo di ricercatori guidati dal fisico Dejan Gajic, dell'Università di Cambridge, ha scoperto che i buchi neri estremi, quelli con la massima carica elettrica possibile, hanno proprietà uniche che possono differenziare gli oggetti gli uni dagli altri. Queste proprietà comportano cambiamenti misurabili nell'orizzonte degli eventi di un buco nero (il punto in cui la forza gravitazionale è così forte che la luce non può sfuggire) e il suo orizzonte di Cauchy (il punto in cui la relazione causale tra passato e futuro si interrompe a causa di gli effetti di flessione del tempo di un forte campo gravitazionale).
Burko e i suoi colleghi si interessarono al fatto che proprietà uniche potessero contenere buchi neri quasi estremi, ma non del tutto. I ricercatori hanno fatto la matematica per due tipi di buchi neri. Il primo è un buco nero Reissner-Nordström quasi estremo, un tipo di buco nero che ha quasi la massima carica elettrica possibile ma non ruota. Il secondo, un buco nero quasi estremo di Kerr, è un tipo di buco nero che ruota alla rotazione quasi massima ma non ha carica elettrica.
In entrambi questi buchi neri quasi estremi, i ricercatori hanno trovato prove di "capelli" - per un certo periodo. Le proprietà uniche dei buchi neri quasi estremi sono misurabili quando si forma per la prima volta un buco nero simulato, i ricercatori hanno riportato il 15 novembre sulla rivista Physical Review Research, ma diminuiscono nel tempo in una funzione quadratica del tempo. Ciò significa che all'inizio i valori si restringono rapidamente, quindi continuano a ridursi più lentamente col passare del tempo. (Il team di ricerca non ha calcolato la velocità con cui ciò sarebbe avvenuto in tempo reale, il che differirebbe in base alla massa, alla rotazione e alla carica di un determinato buco nero.)
"Per un breve periodo, si comporta come se avesse i capelli come farebbe un buco nero che ruota al massimo", ha detto Burko a Live Science. "Ma dopo qualche tempo, inizia a perdere questi capelli in modo che alla fine diventi di nuovo calvo."
Mentre tutti questi calcoli sono attualmente teorici, c'è speranza per le osservazioni del mondo reale che potrebbero corrispondere o contraddire i risultati. L'esperimento Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) sta ora misurando attivamente le onde gravitazionali, che sono increspature nello spazio-tempo create da oggetti enormi come stelle di neutroni e buchi neri. LIGO utilizza due osservatori terrestri per misurare le onde gravitazionali. E queste misure potrebbero fornire uno sguardo ai buchi neri pelosi.
Un prossimo progetto, Laser Interferometer Space Antenna (LISA), lancerà tre veicoli spaziali per rilevare le onde gravitazionali dallo spazio. Tale progetto è progettato per rilevare le onde gravitazionali da buchi neri supermassicci. Non si può dire per quanto tempo dovranno durare quegli esperimenti per catturare un buco nero quasi estremo in azione, ha detto Burko, ma se si presenta, le sue onde gravitazionali potrebbero avere i capelli.
