Sbalordire
C'è qualcosa di più strano nell'universo oltre ai buchi neri? Queste mostruosità bizzarre e gravitazionali non solo deformano lo spazio e il tempo; solo pensare a loro si allunga e piega anche l'immaginazione delle persone. E insieme a tutte le qualità sbalorditive di cui potresti aver sentito parlare - la loro massa prodigiosa, le loro dimensioni incredibilmente piccole - i buchi neri hanno una tonnellata di proprietà ancora più stravaganti che sono meno conosciute. Diamo un'occhiata ad alcune delle caratteristiche e alle possibilità teoriche più sorprendenti riguardo a queste stranezze cosmiche.
I buchi neri potrebbero avere i capelli
Negli anni '60, il fisico John Wheeler suggerì che i buchi neri "non hanno capelli", il che significa che ogni particolare oggetto cosmico poteva essere distinto dai suoi fratelli solo per la sua rotazione, momento angolare e massa. Qualsiasi altra informazione differenziante su un buco nero è considerata "capelli", e si pensa che scompaia dietro l'orizzonte impenetrabile di un buco nero, un confine attorno al buco nero oltre il quale nulla, compresa la luce, può sfuggire.
Tagliato al 2016, quando il famoso fisico Stephen Hawking ha proposto che i buchi neri sfoggiano effettivamente un'acconciatura opulenta fatta di particelle spettrali a energia zero e che questo agglomerato irsuto contiene informazioni sul materiale che il buco nero ha consumato. Questa ipotesi non è stata dimostrata, ma potrebbe aiutare a risolvere un paradosso di lunga data su ciò che accade al gas e alla polvere che è caduta nella bocca di un buco nero.
I buchi neri producono fontane
Nulla dovrebbe essere in grado di sfuggire alla potente presa gravitazionale di un buco nero. Questo vale solo per il materiale che è diventato estremamente vicino al bordo del foro. Molti buchi neri sono, infatti, circondati da flussi di gas e polvere, che ruotano attorno al buco, come l'acqua che scende in uno scarico. L'attrito in questo materiale genera calore, che crea strutture agitate e tempestose nel gas e nella polvere. Recenti osservazioni suggeriscono che questo movimento produce anche anelli arcuati che circondano le colonne interne della materia, che spara direttamente in aria, somigliando fortemente alle fontane.
I buchi neri possono evaporare
La meccanica quantistica offre un altro modo per le particelle di sfuggire a un buco nero. Secondo la teoria, le coppie di particelle subatomiche lampeggiano costantemente dentro e fuori l'esistenza attorno all'orizzonte degli eventi di un buco nero. Ogni tanto, la configurazione è allineata nel modo giusto per far cadere uno dei partner nel buco nero. L'identico associato della particella viene quindi espulso ad altissima velocità, rubando il buco nero di un po 'di energia. Questo produce la cosiddetta radiazione Hawking, dopo Stephen Hawking, che ha scoperto il fenomeno. Poiché l'energia è uguale alla massa, questo processo può effettivamente far restringere un buco nero ed eventualmente evaporare per lunghi periodi di tempo.
I buchi neri possono essere circondati da un muro di fuoco
Uno dei problemi con la radiazione di Hawking è che provoca enigmi per i fisici. Le particelle subatomiche prodotte da questa radiazione sono intrecciate, il che significa che ciò che accade all'una viene immediatamente percepito dall'altra. Quindi cosa prova il partner che non è caduto nel buco nero mentre il suo associato viene schiacciato in un punto infinitamente denso? Nessuno sa. Una teoria sostiene che il buco nero separa l'entanglement delle particelle, un risultato che - secondo le leggi della meccanica quantistica - produrrebbe una quantità folle di energia. Ciò, a sua volta, significherebbe che tutti i buchi neri sono circondati da pareti di fuoco in fiamme.
Il buco nero potrebbe confondere le informazioni o no
È difficile quadrare la massa schiacciante dei buchi neri con le leggi della meccanica quantistica, che sostengono che le informazioni sulle particelle non possono mai essere distrutte. Ma il materiale che scivola oltre il bordo di un buco nero dovrebbe perdersi per sempre nell'universo. Questo dilemma è noto come il paradosso delle informazioni sul buco nero; una risoluzione ha finora eluso gli scienziati. Ricerche recenti suggeriscono che le informazioni che vengono rimescolate all'interno di un buco nero potrebbero essere trasmesse ai partner di particelle in uscita nelle radiazioni di Hawking; tuttavia, non è stata trovata una risposta definitiva a questo paradosso.
I buchi neri potrebbero essere materia oscura
Poco dopo il Big Bang, l'universo avrebbe dovuto produrre una moltitudine di minuscoli buchi neri. Poiché queste caratteristiche sarebbero oggetti enormi che non emettono luce, alcuni fisici hanno ipotizzato che questi buchi neri primordiali potessero spiegare la materia oscura, quel materiale misterioso di cui è composta la stragrande maggioranza della materia nel cosmo. Ma l'idea è controversa, dato che i dati del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) hanno escluso un universo pieno di minuscoli buchi neri. Forse i buchi neri di medie dimensioni potrebbero essere ancora in agguato là fuori, anche se le osservazioni suggeriscono che costituirebbero al massimo solo l'1-10% della materia oscura.
La materia può viaggiare verso il futuro in un buco nero
I buchi neri si imbattono nel problema dell'infinito: la massa di un buco nero viene schiacciata in un punto infinitamente denso di dimensioni infinitamente piccole. Fisicamente, questo non ha alcun senso, quindi i ricercatori hanno cercato strutture alternative per afferrare i buchi neri. Una proposta è nota come gravità del circuito quantico, il che suggerisce che il tessuto dello spazio-tempo è curvato molto fortemente vicino al centro del buco nero. Ciò comporterebbe una parte del buco che si estende nel futuro, il che significa che la materia che viene risucchiata nel tempo viaggerebbe in avanti. Finora, questa idea espandentesi rimane teorica.
Gli scienziati potrebbero aver individuato buchi neri da un altro universo
Un'osservazione altamente controversa suggerisce che il nostro universo sia un ritardatario. Universi precedenti potrebbero essere esistiti prima dei nostri e avrebbero contenuto buchi neri. Il famoso fisico matematico Roger Penrose dell'Università di Oxford ha sostenuto che la radiazione cosmica di fondo - una reliquia energetica del Big Bang - contiene impronte di questi buchi neri di prima. Altri scienziati hanno sostenuto che i dati di Penrose non sono altro che rumore casuale, ma la possibilità rimane intrigante.
Presto avremo una foto di un buco nero
Nel giro di pochi giorni, i fisici sono pronti a rilasciare la prima immagine in assoluto di un buco nero. Questa bestia supermassiccio si nasconde nel cuore della nostra galassia della Via Lattea; catturare una sua foto è stato l'obiettivo di Event Horizon Telescope. Questo strumento è in realtà una rete globale di radiotelescopi su tutta la Terra, che hanno combinato i loro poteri per zoomare più vicino al centro galattico che mai. Il telescopio dovrebbe essere in grado di individuare l'ombra del buco nero attraverso il suo materiale circostante e le immagini sono attese per il 10 aprile.
