Buchi neri, confermata vecchia teoria di Hawking sull’orizzonte degli eventi

Ecco come potrebbero apparire due buchi neri che si fondono, fenomeno che ha portato all'emissione di onde gravitazionali la cui fonte è stata denominata GW150914 (credito: Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) project, LIGO)

L’orizzonte degli eventi, considerato come il confine dei buchi neri oltre il quale nulla può più tornare indietro, nemmeno la luce, non dovrebbe mai tendere a ridursi. Questa affermazione fa parte di uno dei teoremi principali di Stephen Hawking, una formulazione pubblicata nel 1971. E, come fa notare un comunicato apparso sul sito del MIT, questa “legge” è stata confermata ora per la prima volta tramite uno studio pubblicato su Physical Review Letters.
Si tratta di un teorema che non è stato mai possibile dimostrare perché l’unico modo per arrivare ad una dimostrazione era analizzare le onde gravitazionali e queste ultime sono state rilevate, per la prima volta, solo pochissimi anni fa.

Segnale di onde gravitazionali GW150914

Per arrivare a questa conclusione il team di ricercatori ha analizzato la fonte di un segnale di onde gravitazionali, denominata GW150914, intercettata dal Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) nel 2015. Si crede che questa fonte sia stata originata da due buchi neri che si sono fusi, generando un nuovo buco nero. Questa fusione ha provocato l’emissione di un’energia molto forte che si è propagata nello spazio-tempo tramite le cosiddette onde gravitazionali che sono poi giunte anche sulla Terra.
Secondo il teorema di Hawking, l’area coperta dall’orizzonte degli eventi del nuovo buco nero risultante non dovrebbe essere mai più piccola dell’area totale degli orizzonti dei buchi neri che lo hanno generato.

Orizzonte degli eventi finale non è più piccolo

I ricercatori hanno effettivamente scoperto che l’area dell’orizzonte degli eventi di GW150914 non è più piccola dopo la fusione. I ricercatori sono giunti a questa conclusione di analizzando nuovamente questo segnale (che è già stato studiato precedentemente) con i dati riguardanti sia il momento precedente alla collisione sia quelli riguardanti i momenti successivi. Per fare questo hanno creato un nuovo complesso modello di analisi del segnale prima del picco delle emissioni delle stesse onde gravitazionali per calcolare la massa e lo spin dei due buchi neri prima della fusione.

Potrebbe esistere uno “zoo” di oggetti simili

Secondo Maximiliano Isi, ricercatore dell’Istituto Kavli per l’astrofisica e la ricerca spaziale del MIT, l’autore principale dello studio, ciò non vuol dire che non possano esistere altre tipologie di buchi neri che si comportano diversamente. Anzi, come spiega il ricercatore, é possibile che esistano tanti altri oggetti similmente compatti che potrebbero non seguire le leggi di Hawking e neanche quelle di Einstein. Semplicemente potrebbero essere oggetti diversi che ancora non conosciamo. Si tratta di affermazioni che lasciano capire quanto siamo ancora agli inizi per quanto riguarda questo tipo di ricerche e quanto ancora sappiamo poco rispetto a oggetti così misteriosi che giocano con la propria massa arrivando a cambiare anche lo spazio e il tempo intorno a loro.

Note e approfondimenti

  1. Physicists observationally confirm Hawking’s black hole theorem for the first time | MIT News | Massachusetts Institute of Technology (IA)
  2. Phys. Rev. Lett. 127, 011103 (2021) – Testing the Black-Hole Area Law with GW150914 (IA) (DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.011103)

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