Nuova teoria sull’universo: i buchi neri sono la fonte di una misteriosa energia oscura?

I buchi neri rimangono uno dei grandi misteri dell’universo. Un altro enigma? L’energia oscura. Poco si sa di questo concetto, a parte la convinzione che l’energia oscura acceleri l’espansione dell’universo. Questi sono due dei concetti più sconvolgenti della fisica.

Nuova teoria sull’universo: dai buchi neri ha origine una energia oscura misteriosa?

C’è una nuova teoria sull’universo che collega i buchi neri all’energia oscura in un’unica soluzione sconvolgente: la ricerca condotta dall’Università delle Hawaii a Mānoa ipotizza, infatti, che l’energia oscura potrebbe effettivamente provenire dai buchi neri supermassicci al centro delle galassie.

Se fosse vero, questo sarebbe un enorme passo avanti nel campo dell’astrofisica. Molti esperti del settore, però, nutrono riserve su questa idea.

Janna Levin, autrice di Black Hole Blues e Black Hole Survival Guide e professoressa di fisica e astronomia al Barnard College di New York e Feryal Özel, professore e presidente di fisica al Georgia Institute of Technology, ad Atlanta, in Georgia affrontano questa argomentazione.

Una nuova controversa teoria suggerisce che i buchi neri supermassicci che si nascondono nel cuore della maggior parte delle grandi galassie potrebbero essere la fonte di energia oscura, la misteriosa forza che guida l’accelerazione dell’espansione dell’universo.

La relazione suggerita – denominata “accoppiamento cosmologico” – è nato dalle osservazioni di buchi neri nel cuore di galassie lontane che sembrano essere cresciute più rapidamente di quanto consentirebbe semplicemente l’accrescimento di massa o la fusione con altri buchi neri.

Accoppiamento cosmologico

Indagando ulteriormente su questo, il team, incluso l’autore principale Duncan Farrah dell’Università delle Hawaii a Mānoa , ha scoperto che la forza dell’accoppiamento sta a significare che la crescita dei buchi neri corrispondeva all’accelerazione dell’espansione dell’universo.

“Non c’è accordo su quale modello sia più probabile e corretto per l’energia oscura, ma il modello più semplice per l’energia oscura è una ‘costante cosmologica’. In questo modello, l’intero universo è pervaso da una densità di energia uniforme e costante“, dice Farrah a Physics World.

“Questo non sembra così misterioso, ma la densità di energia deve rimanere costante anche mentre l’universo si espande. Non è noto alcun oggetto che si comporti nel modo richiesto. Per questo motivo, alcuni pensano che sia una proprietà del vuoto stesso“, aggiunge.

La maggior parte dei modelli di buchi neri suggerisce che, al loro centro, ci sia una singolarità, un punto in cui la massa è schiacciata in un punto infinitamente piccolo e, quindi, diventa infinitamente densa.

Il nuovo accoppiamento cosmologico sostituisce questa singolarità con l’energia del vuoto, proposta come fonte dell’energia oscura.

I ricercatori descrivono in dettaglio la teoria in due articoli, pubblicati su The Astrophysical Journal e The Astrophysical Journal Letters, entrambi esponendo diversi aspetti della connessione cosmologica e fornendo la prima “spiegazione astrofisica dell’energia oscura“.

Prove per un modello astrofisico

Nel primo documento, il team ha esaminato i buchi neri al centro delle galassie ellittiche “rosse e morte” che sono attualmente inattive.

“Poiché non ci si aspetta che queste galassie facciano molto, i loro buchi neri centrali non dovrebbero crescere molto nel tempo“, spiega Farrah.

“Abbiamo scoperto che, dopo aver tenuto conto di tutti i possibili canali ‘normali’ di crescita dei buchi neri, questi mostrino ancora un grande aumento di massa tra circa sette miliardi di anni fa e oggi, quasi un fattore 10 in massa. Ciò è sorprendente e non così facile da spiegare”, sottolinea.

Nel loro secondo articolo, il team ha tentato di scoprire se questa inaspettata crescita di massa del buco nero potesse essere il risultato dell’espansione dell’universo tramite il solo accoppiamento cosmologico.

“Il nostro secondo articolo mostra che questo tasso di aumento della massa è coerente con l’aumento della massa dei buchi neri in sincronia con il volume dell’universo“, afferma Farrah. “Cioè, se il volume dell’universo raddoppia, raddoppia anche la massa dei buchi neri“.

Farrah spiega che se il risultato è corretto e se il volume dell’universo raddoppia, la massa di un dato buco nero raddoppierà, ma il numero di buchi neri per unità di volume si dimezzerà comunque a causa del fatto che gli stessi sono oggetti specifici.

“Mettendo insieme queste due cose, la densità di massa dei buchi neri rimarrà costante man mano che l’universo si espande. Questo è esattamente il comportamento che ci si aspetta dal ‘qualcosa’ che dà origine all’accelerazione dell’espansione”, dice Farrah.

“Poiché nessun altro oggetto mostra questo comportamento, si sostiene che i buchi neri siano quel ‘qualcosa’. Quindi l’energia oscura non ha bisogno di essere una proprietà del vuoto stesso e nemmeno di essere uniforme”, aggiunge.

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