I fisici hanno scoperto una strana svolta nello spazio-tempo che può simulare i buchi neri, finché non si avvicinano molto. Conosciuti come “solitoni topologici”, questi difetti teorici nel tessuto dello spazio-tempo sono noti in tutto l’universo e trovarli potrebbe far progredire la nostra comprensione della fisica quantistica, secondo un nuovo studio pubblicato il 25 aprile sulla rivista Science. revisione fisica d.
buchi neri È forse la cosa più frustrante mai scoperta dalla scienza. La teoria generale della relatività di Einstein prevede la loro esistenza e gli astronomi sanno come si formano: tutto ciò che serve è che una stella massiccia collassi sotto il proprio peso. Senza altra forza disponibile per resistere, la gravità continua a tirare finché tutto il materiale della stella non è stato compresso in un punto molto piccolo, noto come singolarità. Attorno a questa singolarità c’è l’orizzonte degli eventi, un confine invisibile che segna il bordo del buco nero. Qualunque cosa attraversi l’orizzonte degli eventi non può uscire.
Ma il problema principale è che i punti di densità infinita non possono realmente esistere. Quindi, mentre la relatività generale prevede l’esistenza di buchi neri e troviamo molti oggetti astronomici che si comportano esattamente come previsto dalla teoria di Einstein, sappiamo di non avere ancora il quadro completo. Sappiamo che l’unicità deve essere sostituita da qualcosa di più logico, ma non sappiamo cosa sia quella cosa.
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Trovare questo richiede una comprensione della gravità che è estremamente forte su scale molto piccole – qualcosa chiamato gravità quantistica. Finora non abbiamo una teoria quantistica della gravità praticabile, ma abbiamo diversi candidati. Uno di questi candidati è teoria delle stringheun modello che suggerisce che tutte le particelle che compongono il nostro universo siano in realtà costituite da minuscole stringhe vibranti.
Per spiegare la grande varietà di particelle che abitano il nostro universo, quelle stringhe non possono semplicemente vibrare nelle solite tre dimensioni spaziali. La teoria delle stringhe prevede l’esistenza di dimensioni aggiuntive, tutte raggomitolate su se stesse su una scala incredibilmente piccola, così piccola che non possiamo nemmeno sapere che esistano.
E questo atto di raggrinzire dimensioni spaziali extra su scale minuscole può portare a cose molto interessanti.
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno suggerito che queste dimensioni extra compatte potrebbero portare a difetti. Come le rughe che non riesci a togliere dalla tua camicia, non importa quanto la stiri, queste imperfezioni saranno immutabili, difetti permanenti nella struttura dello spazio-tempo: un solitone topologico. I fisici hanno suggerito che questi selton assomiglierebbero, agirebbero e forse odorerebbero molto come i buchi neri.
I ricercatori hanno studiato come si comporterebbero i raggi di luce quando passano vicino a uno di questi solitoni. Hanno scoperto che i solitoni avrebbero influenzato la luce allo stesso modo di un buco nero. La luce si piega attorno ai solitoni e forma anelli orbitali stabili, ei solitoni proiettano ombre. In altre parole, il Immagini famose dall’Event Horizon Telescopeingrandito sul buco nero M87* nel 2019, sembrerebbe quasi lo stesso se fosse un selton al centro dell’immagine, piuttosto che un buco nero.
Ma presto la tradizione finirà. I solitoni topologici non sono singolarità, quindi non hanno orizzonti degli eventi. Puoi avvicinarti al solitone quanto vuoi e puoi sempre andartene se vuoi (ammesso che tu abbia abbastanza carburante).
Sfortunatamente, non abbiamo buchi neri abbastanza vicini da scavare, quindi possiamo fare affidamento solo sulle osservazioni di oggetti distanti. Se mai verranno scoperti dei solitoni topologici, non solo il rilevamento sarà un’intuizione sulla natura della gravità, ma ci consentirà anche di studiare direttamente la natura della gravità quantistica e la teoria delle stringhe.
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