Sapere Scienza

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"Echi" delle onde gravitazionali mettono in discussione la Teoria della Relatività?

13 Dicembre 2016

Le  onde gravitazionali osservate all'inizio di quest'anno da LIGO potrebbero avere degli "echi": un dettaglio che, in parte, potrebbe indicare che il confine di un buco nero è dotato di una struttura, particolare escluso dalla Teoria della Relatività Generale di Einstein. Se dunque, dopo ulteriori acquisizioni di dati, gli echi saranno confermati, questo risultato potrebbe significare che la teoria del genio tedesco potrebbe non continuare a valere anche sul bordo di un buco nero.

 

Condizioni estreme 

Uno scenario non del tutto imprevedibile, dato che gli scienziati avevano già messo in conto che, in condizioni particolarmente "violente", come quelle che sussistono nel cuore di un buco nero, la Teoria della relatività avrebbe potuto fallire; ora, però, sta arrivando il segnale che questa potrebbe iniziare a essere poco affidabile già dall'orizzonte degli eventi del buco nero, quindi mentre si è abbastanza distanti dal suo nucleo. "Le rilevazioni di LIGO, e in prospettiva molte altre rilevazioni, offrono un'interessante opportunità per indagare un nuovo regime fisico" ha commentato Steve Giddings, dell'Università della California.

  

La teoria quantistica

Di recente, altre teorie come quella quantistica, hanno suggerito che l'orizzonte degli eventi non sia un confine di cui "non ci si accorge" (e una volta superato il quale è impossibile sfuggire al buco nero) ma una zona che ospita una struttura come un "firewall", un anello di particelle ad alta energia che circonda il buco nero e "brucia" tutto quello che lo attraversa. Dopo gli esperimenti di febbraio che hanno portato all'annuncio dell'osservazione diretta delle onde gravitazionali da parte di LIGO, Vitor Cadroso e il suo gruppo di ricerca dell'Instituto Superior Técnico di Lisbona hanno avanzato l'ipotesi che, se ci fossero deviazioni dalla Teoria della Relatività Generale (come, appunto, l'esistenza di un firewall), avremmo dovuto osservare degli "echi" dopo l'iniziale esplosione di onde gravitazionali. In particolare, gli echi verrebbero fuori da una struttura a firewall con due superfici, una interna che rientra nelle caratteristiche previste dalla Teoria della Relatività Generale e una esterna, porosa.

 

Una barriera a due facce

Un eventuale fotone che attraversa questa barriera viene intrappolato nel buco nero ma potrebbe anche sfuggire, a seconda del suo angolo d'incidenza. Le onde gravitazionali rilasciate dalla fusione dei buchi neri avrebbero potuto "rimbalzare" avanti e indietro tra queste due superfici, ogni volta uscendone qualcuna. Secondo un modello sviluppato dal gruppo di Niayesh Afshordi, cosmologo all'Università di Waterloo, in Canada, se esistesse una struttura al bordo del buco nero si sarebbero produrre echi ripetuti a una distanza di 0,1 secondi, 0,2 secondi e 0,3 secondi. Esattamente quanto osservato finora, anche se saranno necessarie ulteriori indagini per chiarire la natura degli effetti di eco legati alle osservazioni di febbraio.

 

[Immagine: credit LIGO/T. Pyl]

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