Nel 1963, il matematico Roy Kerr trovò una soluzione alle equazioni di Einstein che descriveva accuratamente lo spazio-tempo
Ricordiamo che il momento angolare è fisicouna quantità che caratterizza la quantità di moto rotatorio e dipende da quanta massa ruota, da come è distribuita nello spazio e con quale velocità angolare avviene la rotazione stessa.
Cosa sono i buchi neri?
Esistono quattro tipi conosciuti di buchi neri che aiutanopresentare soluzioni alle equazioni di Einstein che descrivono la forza di gravità nella teoria generale della relatività. Due di essi ruotano: questi sono i buchi neri di Kerr e Kerr-Newman.
Foto: ESO/M. Kornmesser, CC BY 4.0, tramite Wikimedia Commons
I buchi neri di Kerr prendono il nome dal famosomatematico Roy Kerr. Fu lui a trovare soluzioni alle equazioni che descrivevano il comportamento di un buco nero rotante. Successivamente, furono integrati da Ezra Newman. Ha descritto accuratamente la geometria dello spazio-tempo, in cui c'era un oggetto massiccio, caratterizzato da un movimento rotatorio. È quest'ultimo fattore che distingue i buchi neri di Kerr-Newman dai buchi di Schwarzschild, che di solito sono statici. Inoltre, i buchi neri di Kerr-Newman hanno un'ergosfera. Ricordiamo che questa è una regione dello spazio-tempo vicino a un buco nero rotante, che si trova tra l'orizzonte degli eventi e il limite statico. Gli oggetti all'interno dell'ergosfera ruotano inevitabilmente con il buco nero a causa dell'effetto Lense-Thirring.
Qual è il problema?
Se un buco nero è stabile, alla fine lo saràritornerà alla descrizione matematica di Kerr anche dopo essere stato colpito duramente dalle onde gravitazionali. Se questi giganti spaziali fossero instabili, la teoria della gravità di Einstein dovrebbe essere cambiata a un livello fondamentale e la comunità scientifica dovrebbe rivedere tutte le conoscenze sui giganti spaziali. Tutto suggeriva che la stabilità di Kerr fosse giustificata, ma non poteva essere provata.
Cosa hanno scoperto gli scienziati?
Per risolvere il problema, gli scienziati hanno esaminato la domandase le onde gravitazionali che cadono in un buco nero possono cambiarlo o distruggerlo completamente. Immaginate ad esempio un bicchiere da vino, scrive Quanta Magazine. Comincerà a vibrare e persino a rompersi se vengono dirette verso di esso un numero sufficiente di onde sonore, esattamente corrispondenti alla frequenza di risonanza della capacità. Di conseguenza, i fisici si sono chiesti se un fenomeno simile di tipo di risonanza potesse verificarsi quando le onde gravitazionali colpiscono un buco nero.
Foto: Centro di volo spaziale Goddard della NASA
Nello studio, gli scienziati lo hanno presentatosi verificherà se un’onda gravitazionale attraversa l’orizzonte degli eventi di un buco nero di Kerr e finisce “dentro” esso. I calcoli hanno mostrato che questo potrebbe cambiare la sua massa e rotazione, ma sarebbe comunque l’oggetto descritto dalle equazioni di Kerr.
Pertanto, i ricercatori lo hanno dimostrato lentamenteI buchi neri rotanti non vengono “collassati” a causa della piccola esposizione alle onde gravitazionali. I teorici sperano che nei prossimi anni generalizzeranno i loro risultati al caso del momento angolare arbitrario.
Qual è la linea di fondo?
Finora, la stabilità è stata dimostrata solo perbuchi neri a rotazione lenta, in cui il rapporto tra il momento angolare del buco nero e la sua massa era molto inferiore a 1. Per quanto riguarda gli oggetti a rotazione rapida, gli scienziati non erano così sicuri. Inoltre, i fisici non sapevano quanto piccolo dovesse essere il rapporto tra momento angolare e massa per fornire la stessa stabilità.
Considerando che c'è solo un passo nel loro lungola prova si basa sull'assunzione di piccolo momento angolare, Sergiu Kleinerman dell'Università di Princeton, coautore dello studio, ha osservato che "non sarebbe affatto sorprendente se, entro la fine del decennio, una completa risoluzione dell'ipotesi di Kerr appare la stabilità".
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Foto di copertina: ESO/L. Calçada, CC BY 4.0, Wikimedia Commons