Gli scienziati hanno trovato un modo per rilevare le radiazioni di Hawking dai buchi neri

L'epica collisione tra due stelle di neutroni nel 2017 è davvero un dono scientifico, che continua a informare gli scienziati.

Quando le stelle si sono fuse, le onde gravitazionali si sono diffuse in tutto l'universo; Ora gli echi di questo evento possono supportare un'ipotesi di buco nero di vecchia data.

Gli astronomi che studiano i dati delle onde gravitazionali ritengono di aver trovato prove di echi, qualcosa che sarebbe potuto accadere solo in presenza del “quantum fluff” creato dalla radiazione di Hawking.

“Secondo la teoria della relatività generale di Einstein, niente può sfuggire alla gravità di un buco nero quando supera il punto di non ritorno noto come orizzonte degli eventi”, ha detto l'astronomo e fisico Nyaesh Afshordi dell'Università di Waterloo in Canada.

“Questa era la comprensione degli scienziati per molto tempo, fino a quando Stephen Hawking non usò la meccanica quantistica per prevedere che le particelle quantistiche sarebbero fluite lentamente fuori dai buchi neri, che ora chiamiamo radiazione di Hawking”.

La proprietà più famosa dei buchi neri è la loro estrema forza gravitazionale. È così intenso che nella relatività generale, quando qualcosa attraversa un punto chiamato orizzonte degli eventi, è impossibile tornare indietro. Anche la cosa più veloce nell'universo – la radiazione elettromagnetica – non può sfuggire.

Ma la meccanica quantistica può spiegare i dettagli dell'universo in modi che la relatività generale non può; secondo l'idea di Hawking del 1974, un buco nero emette qualcosa quando si aggiunge la meccanica quantistica. Questo è un tipo teorico di radiazione elettromagnetica, chiamata rispettivamente radiazione di Hawking.

Questa radiazione teorica è simile allo spettro della luce emessa da oggetti riscaldati che obbediscono alle regole della radiazione del corpo nero, solo in questo caso la massa superpesante del buco nero provoca l'emissione di onde di energia ultra-bassa.

L'esistenza di questa radiazione significherebbe che i buchi neri stanno lentamente evaporando, risolvendo il paradosso dell'informazione del buco nero; ma proprio come le onde gravitazionali, la radiazione è ancora troppo debole per essere rilevata.

I modelli di buchi neri mostrano decisamente che la radiazione di Hawking è reale. Ma le onde gravitazionali possono cambiare la situazione. Perché se la radiazione di Hawking è reale, deve esserci “lanugine” quantistica attorno all'orizzonte degli eventi del buco nero; e questa lanugine dovrebbe causare onde gravitazionali.

“Gli scienziati non sono stati in grado di determinare sperimentalmente se qualche materia stava sfuggendo ai buchi neri fino al rilevamento più recente delle onde gravitazionali”, ha detto Afshordi.

“Se la lanugine quantistica responsabile della radiazione di Hawking esiste intorno ai buchi neri, le onde gravitazionali possono rimbalzare su di essa, creando segnali di onde gravitazionali più piccoli dopo il principale evento di collisione gravitazionale, simili a echi ripetuti”.

Questo è ciò che Afshordi e il suo collega, il cosmologo Jahed Abedi dell'Istituto di fisica gravitazionale. Max Planck in Germania, sono stati in grado di rilevare i dati sulla gravità. I loro risultati sono coerenti con l'eco simulato previsto dai modelli di buchi neri sfocati che emettono radiazioni di Hawking.

In effetti, è del tutto possibile che i nostri strumenti non siano ancora abbastanza sensibili per rilevare le radiazioni di Hawking. E Afshordi ammette che il segnale che il team ha trovato potrebbe in realtà essere solo rumore nei dati.

Per capirlo, è necessario cercare segnali simili in altri set di dati di onde gravitazionali.

“Ora che gli scienziati sanno cosa stiamo cercando, possiamo cercare altri esempi e ottenere conferme molto più affidabili di questi segnali”, ha detto Afshordi.