Prove dell’esistenza dei buchi neri potrebbero essere anche nelle rocce terrestri

Roma – Le prove dell’esistenza dei buchi neri potrebbero spaziare da aree molto estese, come planetoidi cavi nello spazio, ad altre minuscole, come microscopici tunnel in materiali di uso quotidiano presenti sulla Terra, come rocce, metallo e vetro. A suggerirlo una ricerca co-diretta dall’Università di Buffalo, destinata a essere pubblicata nel numero di dicembre di Physics of the Dark Universe e disponibile ora online. Lo studio teorico postula che un buco nero primordiale intrappolato in un grande oggetto roccioso nel cosmo consumerebbe il suo nucleo liquido e lo lascerebbe cavo. In alternativa, un buco nero primordiale più veloce potrebbe lasciare dietro di sé tunnel dritti abbastanza grandi da essere visibili al microscopio se passasse attraverso materiale solido, incluso il materiale presente sulla Terra. L’esistenza dei buchi neri primordiali è stata oggetto di teorie per decenni e potrebbe addirittura essere costituita da sfuggente materia oscura, la materia invisibile che costituisce l’85% della massa totale dell’Universo. Tuttavia, non è mai stato osservato alcun buco nero primordiale. “Le possibilità di trovare queste firme sono ridotte, ma cercarle non richiederebbe molte risorse e il potenziale guadagno, la prima prova di un buco nero primordiale, sarebbe immenso”, ha detto Dejan Stojkovic, professore di fisica presso l’UB College of Arts and Sciences e coautore dello studio. “Dobbiamo pensare fuori dagli schemi perché ciò che è stato fatto in precedenza per trovare buchi neri primordiali non ha funzionato”, ha continuato Stojkovic. Lo studio ha calcolato quanto grande potrebbe essere un planetoide cavo senza collassare su sé stesso, e la probabilità che un buco nero primordiale attraversi un oggetto sulla Terra. “A causa di queste lunghe probabilità, ci siamo concentrati su segni solidi che esistono da migliaia, milioni o addirittura miliardi di anni”, ha affermato De-Chang Dai, della National Dong Hwa University e della Case Western Reserve University e coautore dello studio. Con la rapida espansione dell’Universo dopo il Big Bang, alcune aree dello spazio potrebbero essere state più dense rispetto all’ambiente circostante, tanto da collassare e formare i buchi neri primordiali, PBH. I PBH avrebbero una massa molto inferiore a quella dei buchi neri stellari, nati in seguito dalle stelle morenti, ma sarebbero comunque estremamente densi, come la massa di una montagna compattata in un’area delle dimensioni di un atomo. Stojkovic, che in precedenza aveva proposto dove trovare i cunicoli spazio-tempo teorici, si chiedeva se un PBH rimanesse mai intrappolato in un pianeta, una luna o un asteroide, durante o dopo la sua formazione. “Se l’oggetto ha un nucleo centrale liquido, allora un PBH catturato può assorbire il nucleo liquido, la cui densità è superiore alla densità dello strato solido esterno”, ha ipotizzato Stojkovic. “Il PBH potrebbe quindi fuoriuscire dall’oggetto se questo venisse colpito da un asteroide, lasciando solo un guscio cavo”, ha notato Stojkovic. Confrontando la resistenza di materiali naturali come granito e ferro con la tensione superficiale e la densità superficiale, i ricercatori hanno calcolato che un tale oggetto cavo non potrebbe essere più grande di un decimo del raggio della Terra, il che rende più probabile che si tratti di un pianeta minore, piuttosto che di un pianeta vero e proprio. “Se fosse più grande di così, crollerebbe”, ha sottolineato Stojkovic. Questi oggetti cavi potrebbero essere rilevabili con i telescopi. La massa, e quindi la densità, possono essere determinate studiando l’orbita di un oggetto. “Se la densità dell’oggetto è troppo bassa rispetto alle sue dimensioni, potrebbe indicare che sia cavo”, afferma Stojkovic. Secondo lo studio, per oggetti senza un nucleo liquido, i PBH potrebbero semplicemente attraversarli e lasciare dietro di sé un tunnel dritto. Una grande lastra di metallo o di altro materiale potrebbe fungere da efficace rilevatore di buchi neri, se monitorata per rilevare l’improvvisa comparsa di questi tunnel, ma Stojovic ritiene che sarebbe più probabile cercare tunnel esistenti in materiali molto antichi, da edifici vecchi di centinaia di anni a rocce di miliardi di anni. Tuttavia, anche supponendo che la materia oscura sia effettivamente composta da PBH, gli scienziati hanno calcolato che la probabilità che un PBH attraversi un masso vecchio di miliardi di anni è pari a 0,000001. A differenza di una roccia, il tessuto umano ha una piccola quantità di tensione, quindi se un PBH lo attraversasse non lo farebbe a pezzi. Inoltre, mentre l’energia cinetica di un PBH può essere enorme, quella rilasciata durante una collisione non è molta per via del suo moto veloce. “Se un proiettile si muove attraverso un mezzo più velocemente della velocità del suono, la struttura molecolare del mezzo non ha il tempo di rispondere”, ha spiegato Stojkovic. “Lancia una pietra attraverso una finestra, probabilmente si romperà; spara a una finestra con una pistola, probabilmente lascerà solo un buco”, ha aggiunto Stojkovic. “Studi teorici come questo sono fondamentali”, ha dichiarato Stojkovic, sottolineando che molti concetti fisici che un tempo sembravano improbabili ora sono considerati probabili. “Il campo – ha aggiunto Stojkovic – sta attualmente affrontando alcuni seri quesiti, tra cui la materia oscura”. “Le ultime grandi rivoluzioni, la meccanica quantistica e la relatività generale, risalgono a un secolo fa”, ha proseguito Stojkovic. “Le persone più intelligenti del pianeta hanno lavorato su questi problemi per ottanta anni e non li hanno ancora risolti”, ha osservato Stojkovic. “Non abbiamo bisogno di una semplice estensione dei modelli esistenti; probabilmente abbiamo bisogno di un quadro completamente nuovo”, ha concluso Stojkovic. (30Science.com)