Le onde gravitazionali sono increspature nel tessuto dello spazio-tempo, causate dalla collisione di oggetti enormi e compatti nello spazio, come buchi neri o stelle di neutroni. Gli echi nei segnali delle onde gravitazionali suggeriscono che l’orizzonte degli eventi di un buco nero potrebbe essere più complicato di quanto gli scienziati attualmente pensino.

La ricerca dell’Università di Waterloo riporta la prima rilevazione provvisoria degli echi delle onde gravitazionali, prodotta da un microscopico “quantum fuzz” che circonda i buchi neri di nuova formazione.

Secondo la teoria della relatività generale di Einstein, nulla può sfuggire alla gravità di un buco nero una volta superato un punto di non ritorno, noto come orizzonte degli eventi“, ha spiegato Niayesh Afshordi, professore di fisica e astronomia a Waterloo. “Questa è stato ciò che per molto tempo gli scienziati hanno capito fino a quando Stephen Hawking ha usato la meccanica quantistica per prevedere quella che ora chiamiamo radiazione di Hawking.

Gli scienziati non sono stati in grado di determinare sperimentalmente se una qualsiasi materia fuoriuscisse dai buchi neri fino alla recente rilevazione delle onde gravitazionali“, ha affermato Afshordi. “Se il quantum fuzz responsabile della radiazione di Hawking esiste attorno ai buchi neri, le onde gravitazionali potrebbero rimbalzare da esso, il che creerebbe piccoli segnali di onde gravitazionali in seguito al principale evento di collisione gravitazionale, simile alla ripetizione degli echi“.

Afshordi e il suo coautore Jahed Abedi del Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Germania, hanno riportato i primi risultati sperimentali di questi echi ripetuti, fornendo prove sperimentali che i buchi neri potrebbero essere radicalmente diversi da ciò che la teoria della relatività di Einstein prevede e potrebbero non avere l’orizzonte degli eventi.

Hanno usato i dati delle onde gravitazionali dalla prima osservazione di una collisione di stelle di neutroni, registrati dai rivelatori di onde gravitazionali LIGO/Virgo.

Gli echi osservati da Afshordi e Abedi corrispondono agli echi simulati previsti da modelli di buchi neri che spiegano gli effetti della meccanica quantistica e della radiazione di Hawking.

I nostri risultati sono ancora provvisori perché c’è una piccola possibilità che ciò che vediamo sia dovuto al random noise (rumore casuale) nei rilevatori, ma questa possibilità diventa meno probabile quando troviamo più esempi“, ha affermato Afshordi. “Ora che gli scienziati sanno cosa cercare, possiamo cercare altri esempi e avere una conferma molto più solida di questi segnali. Una tale conferma sarebbe la prima prova diretta della struttura quantistica dello spazio-tempo“.

Lo studio  Echoes from the Abyss: A highly spinning black hole remnant for the binary neutron star merger GW170817 è stato pubblicato nel Journal of Cosmology and Astroparticle Physics a novembre e ha ricevuto il primo premio Buchalter Cosmology Prize questo mese.

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