Scienza

Un buco nero potrebbe (ipoteticamente) cadere in un (ipotetico) wormhole, e quale stranezza accadrebbe se lo facesse?

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I buchi neri sono già abbastanza bizzarri. Nel vuoto oscuro dello spazio che è tutt'altro che noioso, fanno acrobazie come scontrarsi l'uno con l'altro o fare a pezzi intere stelle in una frenesia alimentare, ma cosa succede se le cose improvvisamente diventassero molto più strane e un wormhole inghiottisse un buco nero?

No, questo non fa parte della sceneggiatura per un revival di Farscape . Le onde gravitazionali emesse dai buchi neri che sono finiti dall'altra parte di un wormhole (e forse in un'altra parte dell'universo) potrebbero dimostrare che i wormhole esistono, se effettivamente esistono. Non è troppo lontano, dal momento che onde gravitazionali hanno precedentemente rivelato collisioni di buchi neri e stelle di neutroni che si scontrano l'una con l'altra. Il modo in cui cambia l'emissione dell'onda gravitazionale di un buco nero mentre il buco nero attraversa un wormhole teorico potrebbe finire per essere la prova di un fenomeno che, almeno per ora, accade solo nella fantascienza.

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Quando due buchi neri vengono catturati in una spirale mortale, più vicini e veloci orbitano l'uno attorno all'altro, maggiore è la frequenza delle onde gravitazionali che escono da loro, il che significa che il tono di queste onde continua ad aumentare finché non diventa un cinguettio .



Per i sistemi binari di buchi neri (o stelle di neutroni), le onde gravitazionali tolgono energia, quindi il sistema cade insieme, William Gabella, coautore di uno studio che sarà presto pubblicato in Relatività Generale e Cosmologia Quantistica , ha detto a SYFY WIRE. Mentre cadono insieme, orbitano l'uno intorno all'altro sempre più velocemente, dando il cinguettio al segnale dell'onda gravitazionale. È difficile immaginare che qualsiasi sistema naturale faccia l'opposto, iniziando vicini in un'orbita stretta e veloce per poi uscire a spirale e poi ricadere all'interno. Questo è ciò che vedremmo in alcune orbite di buchi neri.

Questi cinguettii sono ciò che gli osservatori di onde gravitazionali come LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) cercano quando sono alla ricerca della fusione di buchi neri. LIGO è stato il primo osservatorio da cui gli scienziati hanno mai osservato prove di onde gravitazionali. Ora immagina l'antitesi di un cinguettio. Invece di avvicinarsi sempre di più, gli oggetti orbiterebbero l'uno sull'altro sempre più lontano, il che significa che il tono diminuirebbe in un anti-chirp. Il buco nero avrebbe continuato a comparire nell'universo più e più volte, perdendo più energia ogni volta fino a quando non finiva per rimanere bloccato nella gola del wormhole.

Immagine della NASA della fusione dei buchi neri

Le onde gravitazionali possono essere rilevate quando sono emesse da due buchi neri che si fondono (sopra), quindi perché non da un buco nero catturato all'interno di un wormhole (se esistono)? Credito: NASA

In una parte dell'universo, vedresti un normale segnale di onde gravitazionali dal buco nero che si muove a spirale verso l'interno (come se attorno a un altro buco nero), ma poi si fermerebbe prima del solito picco, scomparendo per un po' mentre si sposta in un'altra parte dell'universo, per poi riapparire dove è emersa per la prima volta, ha detto Gabella.

Quindi come farebbe il buco nero a rimanere lì? I wormhole (di nuovo, se esistono) sono oggetti esotici. Gli oggetti esotici sono fatti di materia esotica. Ora, è qui che inizia a diventare fantascientifico. Gabella e il suo team credono che una possibilità che potrebbe spiegare un buco nero che rimane bloccato nella gola di un wormhole è che la materia esotica del wormhole dovrebbe comportarsi come massa negativa affinché la sua gola rimanga aperta. La massa negativa è puramente teorica. Se la sua esistenza potesse essere dimostrata, un oggetto con massa negativa accelererebbe nella direzione opposta alla forza applicata ad esso, al contrario della materia barionica, che è la materia come la conosciamo. Nessuna materia esotica proviene dai buchi neri.

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Stranamente, i buchi neri deformano lo spaziotempo come se avessero una massa, ma al momento sono buchi neri e non hanno più la materia come la conosciamo, ha spiegato Gabella. Descriviamo un buco nero generale per massa, spin e carica. Non ci aspettiamo che un vero buco nero mantenga molta carica a lungo finché non attrae la carica opposta e si neutralizza, quindi la maggior parte dei buchi neri sono descritti solo da massa e spin. Diciamo solo che deforma lo spaziotempo come se avesse una massa (e rotazione). Probabilmente non contiene la materia come la intendiamo.

Diventa ancora più alieno. Lo spaziotempo nel wormhole potrebbe deformare l'orizzonte degli eventi del buco nero, facendogli emettere onde gravitazionali deformate. Poi c'è l'idea del wormhole che ruota mentre il buco nero lo attraversa. Lo spaziotempo contorto trascinerebbe il buco nero in giro, e poiché emetteva onde gravitazionali, perderebbe anche energia, producendo onde stravaganti. Ma potremmo rilevarli se fossero lì? Gabella la pensa così.

I rilevatori di onde gravitazionali esistenti come LIGO potrebbero rilevare segnali coerenti con le orbite dei buchi neri, ha detto. In effetti, i dati che hanno già archiviato potrebbero nascondere queste bizzarre forme d'onda.



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