C’è un wormhole dentro ai buchi neri? Nuovo studio propone che non tutto viene perso

Credito: JohnsonMartin, Pixabay, ID: 739872

Uno dei più grandi misteri dell’universo risiede nel fatto che non sappiamo cosa accade alle informazioni quando qualcosa oltrepassa l’orizzonte degli eventi dei buchi neri. Un nuovo studio fornisce un interessante approccio che potrebbe rappresentare una base di partenza in quel percorso che potrebbe portare ad una teoria che unisca le concezioni di Einstein con quelle relative alla meccanica quantistica. Lo studio è stato pubblicato sul Journal of High Energy Physics.[1]

Teorie di Einstein e radiazione di Hawking

Secondo le teorie einsteiniane qualunque oggetto che entri in un buco nero non potrà mai più uscire e con essa tutta l’informazione che lo riguarda. Stephen Hawking si è in parte a “opposto” a questa concezione. Lo scienziato britannico, negli anni 70, propose infatti un’interessante teoria che prevede che i buchi neri possano “evaporare” sostanzialmente perdendo materia anche se molto lentamente. Si tratta di un approccio complicato che mette in discussione, in parte, la concezione basata sulle teorie di Einstein. Il concetto di Hawking rinsalda la convinzione secondo la quale l’informazione non può scomparire del tutto, almeno nell’universo in cui esistiamo.

Qualcosa può davvero tornare indietro da un buco nero?

Secondo quanto riferisce un nuovo comunicato apparso sul sito del RIKEN, un team di ricercatori ha realizzato un nuovo interessante studio che forse potrebbe essere un passo importante verso una spiegazione generale di cosa accade realmente alla materia quando collassa in un buco nero o comunque potrebbe essere utile per farci capire se esiste davvero la possibilità che qualcosa possa tornare indietro.

Nuovo tipo di geometria spaziotemporale

Secondo quanto spiega Kanato Goto, fisico dello stesso RIKEN, un istituto giapponese, e della Cornell University, lo studio descrive un nuovo tipo di geometria spaziotemporale basata su una struttura che può essere paragonata a quella di un wormhole.
I wormhole, detti anche “cunicoli spazio-temporali” sono costrutti teorici. La loro struttura può essere descritta come quella di un tunnel che collegano due punti diversi dello spazio-tempo.

Le teorie di Don Page

Secondo lo scienziato la relatività generale e la meccanica quantistica potrebbero, allo stato delle conoscenze attuali, non essere poi così incompatibili. Il tutto si baserebbe sull’entropia. Secondo il fisico Don Page, che formulò la sua teoria nei primi anni 90, in realtà quando qualcosa cadere nel buco nero l’informazione non viene del tutto persa perché aumenta il livello di entropia. Lo stesso livello di entropia, poi, si azzera quando il buco nero evapora del tutto. Tuttavia c’è un problema: l’entropia dei buchi neri, man mano che si restringono a causa dell’evaporazione di Hawking, sembra crescere e ciò suggerisce che le informazioni vengano invece perse del tutto.

C’è un wormhole dentro ad un buco nero?

Negli ultimi anni molti fisici credono che i buchi neri possano in un certo senso imitare i wormhole: le informazioni non andrebbero perse ma guadagnerebbero una “via di fuga” proprio tramite questa strana struttura spazio-temporale. Secondo Goto, un cunicolo spazio-temporale potrebbe collegare l’interno del buco nero e lo sbocco della radiazione verso l’esterno come una sorta di ponte.
Tenendo di conto di questo, e dei calcoli che lo stesso Goto e i colleghi hanno effettuato, le teorie di Page potrebbero essere corrette: le informazioni potrebbero essere conservate in qualche modo, fuoriuscendo in qualche modo proprio tramite il wormhole, dopo l’evaporazione completa, e dunque la scomparsa, del buco nero.

Una nuova geometria per spiegare l’entropia dei buchi neri

Questa struttura simile ai wormhole non era stata presa in considerazione nei calcoli effettuati precedentemente, secondo quanto spiega Goto: “L’entropia calcolata utilizzando questa nuova geometria fornisce un risultato completamente diverso.”
Tuttavia questo concetto non elimina del tutto la necessità di un approccio che possa essere un punto di incontro tra le teorie di Einstein e la meccanica quantistica. Sostanzialmente c’è ancora bisogno di una teoria della gravità quantistica.

Note e approfondimenti

  1. Replica wormholes for an evaporating 2D black hole | SpringerLink (DOI: 10.1007/JHEP04(2021)289)

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