In astrofisica c’è un detto che dice: “I buchi neri non hanno capelliCiò significa che in teoria generale RelativitàI buchi neri sono oggetti eccezionalmente snelli. Tutto ciò che serve per descrivere un buco nero è la sua massa, la carica elettrica e la velocità di rotazione. Solo con questi tre numeri, hai tutto quello che c’è da sapere sui buchi neri. In altre parole, sono calvi e non hanno alcuna informazione aggiuntiva.
Questo aspetto dei buchi neri è molto frustrante per gli astrofisici, che vogliono disperatamente capire come operano questi giganti cosmici. Ma poiché i buchi neri non hanno “capelli”, non c’è modo di saperne di più su di loro e su cosa li spinge a muoversi. Sfortunatamente, i buchi neri rimangono alcuni degli oggetti più intriganti e misteriosi dell’universo.
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Ma il concetto di buchi neri “senza peli” si basa sulla nostra attuale comprensione della relatività generale, così come la formulò originariamente Albert Einstein. Questa immagine relativistica si concentra sulla curvatura dello spazio-tempo. Qualsiasi entità dotata di massa o energia curverà lo spazio-tempo attorno a sé e quella curvatura dice a quelle entità come muoversi.
Ma questo non è l’unico modo per costruire la teoria della relatività. Un approccio completamente diverso si concentrerebbe invece sulla “distorsione” piuttosto che sulla curvatura dello spazio-tempo. In questa immagine, qualsiasi entità dotata di massa o energia ha lo spaziotempo avvolto attorno a sé, e questa torsione dice agli altri oggetti come muoversi.
I due approcci, uno basato sulla flessione e l’altro basato sulla torsione, sono matematicamente equivalenti. Ma poiché fu Einstein a sviluppare per primo il linguaggio basato sulla curvatura, esso è stato utilizzato su scala molto più ampia. L’approccio della torsione, noto come gravità “parallela” per il suo uso matematico di linee parallele, offre ampio spazio per interessanti intuizioni teoriche che non sono evidenti nell’approccio della curvatura.
Ad esempio, un team di fisici teorici ha recentemente scoperto come la gravità dimensionale parallela potrebbe affrontare il problema dei capelli del buco nero. Hanno dettagliato il loro lavoro in un articolo pubblicato in un database di preprint arXiv nel mese di luglio. (La ricerca non è stata ancora sottoposta a peer review.)
Il team ha studiato le possibili estensioni della relatività generale utilizzando quello che viene chiamato dominio scalare, un oggetto quantistico che abita tutto lo spazio e il tempo. Un famoso esempio di dominio numerico è bosone di Higgs, che è responsabile di conferire massa a molte particelle. Potrebbero esserci ulteriori campi scalari che popolano l’universo e alterano sottilmente il funzionamento della gravità, e i fisici utilizzano da tempo questi campi scalari nei loro tentativi di spiegare la natura dei misteri cosmici come materia oscura E energia oscura.
Nella relatività generale basata sulla curvatura uniforme, ci sono solo pochi modi per aggiungere campi scalari. Ma in parallelo alla gravità lontana, ci sono molte più opzioni. Il gruppo di ricerca ha scoperto un modo per aggiungere campi scalari alla relatività generale utilizzando la struttura del parallelismo. Successivamente, hanno utilizzato questo approccio per indagare se questi campi scalari, che altrimenti sarebbero invisibili, potrebbero apparire vicino ai buchi neri.
Il risultato finale: i campi scalari aggiunti alla relatività generale, quando esplorati attraverso la lente parallela, hanno dato dei capelli ai buchi neri.
Il “capello” in questo caso è la presenza di un forte campo scalare vicino all’orizzonte degli eventi del buco nero. Ancora più importante, questo campo scalare trasporta al suo interno informazioni sul buco nero, consentendo agli scienziati di capire di più sui buchi neri senza doversi immergere in essi.
Ora che i ricercatori hanno determinato come dare dei capelli ai buchi neri, devono lavorare sulle conseguenze osservative di questi risultati. Ad esempio, le future osservazioni delle onde gravitazionali potrebbero rivelare sottili tracce di questi campi scalari nelle collisioni dei buchi neri.
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