Scoperti buchi neri senza singolarità: la chiave è la gravità quantistica

Una nuova ricerca dimostra che i buchi neri possono esistere senza singolarità, solo grazie agli effetti della gravità quantistica.

I buchi neri sono tra gli oggetti più misteriosi e affascinanti dell’universo. Secondo la Relatività Generale di Einstein, al loro interno si nasconde una singolarità, un punto in cui la densità e la curvatura dello spazio-tempo diventano infinite e le leggi della fisica, semplicemente, smettono di funzionare. Un bel grattacapo per gli scienziati, che da anni cercano di capire come la natura possa gestire una situazione del genere senza mandare in crisi tutto il modello dell’universo.

Uno dei modi per risolvere il problema potrebbe essere la gravità quantistica, una teoria che prova a mettere d’accordo la Relatività Generale con la meccanica quantistica (cosa che, per ora, non è affatto semplice). Alcuni modelli suggerivano che la singolarità potesse essere evitata grazie alla presenza di materia esotica, una forma di materia con proprietà davvero strane, come avere energia negativa o creare effetti gravitazionali repulsivi. Peccato che, fino a oggi, nessuno l’abbia mai vista da nessuna parte.

Trovare una soluzione alternativa è diventato quindi uno degli obiettivi principali della fisica teorica. L’idea di buchi neri privi di singolarità, detti “regolari”, è in circolazione da un po’, ma finora le proposte erano sempre incomplete o richiedevano condizioni troppo artificiali per essere convincenti. Il vero sogno sarebbe riuscire a descrivere un buco nero regolare senza dover introdurre elementi ipotetici o stranezze matematiche.

E qui arriva la novità: un gruppo di ricercatori dell’Institute of Cosmos Sciences dell’Università di Barcellona (ICCUB) ha scoperto che è possibile creare buchi neri senza singolarità usando solo la gravità. Niente materia esotica, niente trucchi. Solo modifiche alle equazioni di Einstein che derivano direttamente dalla gravità quantistica.

Buchi neri regolari e gravità quantistica

Lo studio, pubblicato su Physics Letters B, dimostra che una serie infinita di correzioni gravitazionali di ordine superiore può eliminare la singolarità, lasciando al suo posto un buco nero perfettamente regolare. E la parte migliore? Non serve introdurre nessuna forma di materia sconosciuta.

Secondo Pablo A. Cano, uno degli autori della ricerca, la bellezza di questa soluzione sta proprio nel fatto che non c’è bisogno di elementi aggiuntivi: “Le modifiche alle equazioni di Einstein emergono naturalmente dalla gravità quantistica. Non dobbiamo inventarci nulla di strano”, ha spiegato.

Implicazioni per lo spazio-tempo e l’astrofisica

Un aspetto interessante è che il modello funziona in spazi-tempi con almeno cinque dimensioni. Però, gli autori dello studio ritengono che la stessa idea possa essere applicata anche nel nostro universo a quattro dimensioni. Se così fosse, sarebbe un passo enorme verso la comprensione di come lo spazio-tempo si comporta davvero nelle condizioni più estreme.

Oltre a questo, i ricercatori hanno analizzato il comportamento termodinamico di questi buchi neri regolari e hanno scoperto che rispettano la prima legge della termodinamica, il che rende il modello ancora più solido. Ora l’obiettivo è capire se questi buchi neri potrebbero lasciare tracce osservabili, e cosa succede esattamente alla materia che finisce al loro interno. Se tutto va nella direzione giusta, potremmo essere davanti a una svolta nella nostra comprensione dell’universo.