Esistono dei buchi neri con i capelli?

I buchi neri sono considerati tra gli oggetti più misteriosi dell’universo. Ma, se guardati attraverso la lente della “Relatività generale“, ecco che appaiono come incredibilmente semplici. In effetti, i buchi neri possono essere completamente caratterizzati solo da tre grandezze fisiche: la massa, la rotazione e la carica elettrica. 

Nonostante ciò, si dice che i buchi neri abbiano anche altre caratteristiche aggiuntive, che in gergo vengono chiamate “capelli”. Si tratta comunque di un’ipotesi controversa che non vede d’accordo tutti gli scienziati. Alcuni di questi, infatti, sostiene il cosiddetto “teorema no hair”, ovvero la teoria dei buchi neri “senza capelli”.

Il dottor Lior Burko di Theiss Research, in collaborazione con il professor Gaurav Khanna dell’Università del Massachusetts Dartmouth e l’Università del Rhode Island e insieme al suo ex studente dottor Subir Sabharwal, ha studiato i buchi neri estremi che sono “saturati” con la massima carica o rotazione.

I risultati hanno dimostrato che i buchi neri non sono tutti uguali: quando iniziano a ruotare più velocemente di una certa soglia, costringono i ‘capelli’ a crescere, e questo conferisce loro caratteristiche interessanti.

I “capelli gravitazionali“ sono potenzialmente misurabili da osservatori di onde gravitazionali recenti come LIGO e LISA. La struttura di questo nuovo “capello” segue lo sviluppo di una quantità simile che è stata trovata da Angelopoulos, Aretakis e Gajic nel contesto di un modello più semplice che utilizza un campo scalare e buchi neri sferici.

“Questo nuovo risultato è sorprendente“, ha dichiarato Burko, “perché i teoremi sull’unicità dei buchi neri sono ben consolidati, in particolare quelli che descrivono gli oggetti di classe estrema“. 

Il team ha scoperto che anche se le perturbazioni esterne dei buchi neri estremi decadono, lungo l’orizzonte degli eventi alcuni campi di perturbazione evolvono nel tempo indefinitamente. 

“I teoremi di unicità presuppongono l’indipendenza dal tempo. Il fenomeno che stiamo analizzando, però, viola esplicitamente l’indipendenza dal tempo lungo l’orizzonte degli eventi. Questa è la scappatoia attraverso la quale i “capelli” possono uscire ed essere osservati a grande distanza da un osservatorio di onde gravitazionali“, ha osservato Burko. 

Lo scienziato ha aggiunto, inoltre, che in questo esperimento hanno lavorato con la teoria del vuoto di Einstein, senza campi dinamici aggiuntivi che modificano la teoria e che possono violare il Principio della forte equivalenza.

Il team ha utilizzato simulazioni numeriche per generare i risultati. Le simulazioni hanno coinvolto l’utilizzo di dozzine di unità di elaborazione grafica (GPU) Nvidia di fascia alta con oltre 5.000 core ciascuna. Ciascuna di queste GPU, può eseguire fino a 7 trilioni di calcoli al secondo. Tuttavia, anche con tale capacità di calcolo, ci vorrà ancora del tempo prima di arrivare ad un risultato soddisfacente.

Fonte: https://phys.org/news/2021-01-extreme-black-holes-hair.html