Sulla scia dello storico annuncio sulla scoperta delle onde gravitazionali da parte di un interferometro laser all'osservatorio dell'onda gravitazionale (LIGO) la scorsa settimana, il fisico e teorico britannico dei buchi neri si congratulò con la cooperazione guidata dagli Stati Uniti e condivise la loro eccitazione sull'importanza di questo momento storico.
"Questi risultati confermano alcune previsioni molto importanti della teoria della relatività generale di Einstein", ha detto Hawking alla BBC. "Questo conferma direttamente l'esistenza delle onde gravitazionali."
Come diventa chiaro, la rilevazione diretta di queste pulsazioni nello spazio-tempo conferma la ben nota teoria generale della relatività di Einstein. Ma aprono anche gli occhi su un universo "oscuro" precedentemente sconosciuto. L'astronomia utilizza lo spettro elettromagnetico (ad esempio, luce visibile, raggi X, infrarossi) per studiare l'universo. Ma gli oggetti che non emettono nello spettro elettromagnetico passano inosservati. Ora sappiamo come rilevare le onde gravitazionali e non ci può essere alcun cambiamento di paradigma nel modo in cui definiamo e studiamo alcuni dei fenomeni cosmici più energetici.
Animazione di due buchi neri che si fondono:
"Le onde gravitazionali offrono un modo completamente nuovo di esplorare l'universo", ha affermato Hawking. "La capacità di rilevarli ha un grande potenziale per una rivoluzione nell'astronomia".
Con l'aiuto di due stazioni di osservazione di LIGO, situate in Louisiana e Washington, i fisici non solo hanno trovato onde gravitazionali. Attraverso queste onde gravitazionali, hanno trovato un segnale più chiaro che corrisponde molto strettamente al modello teorico della fusione di buchi neri che si è verificato a circa 1,3 miliardi di anni luce dalla Terra. Già da un'analisi preliminare del risultante segnale di buco nero, Hawking si rese conto che il sistema sembra simile alla teoria sviluppata negli anni '70.
"Questa scoperta è la prima scoperta del doppio sistema di un buco nero e la prima osservazione della fusione dei buchi neri", ha detto. "Le proprietà osservate di questo sistema sono in linea con le previsioni sui buchi neri che ho fatto qui a Cambridge nel 1970".
Hawking, forse meglio conosciuto per il suo lavoro sulla fusione della teoria dei quanti con la fisica dei buchi neri, comprende che i buchi neri evaporano nel tempo. Questo lo porta ad impegnarsi nell'affascinante "Paradosso del Firewall", che continua a rimbombare in tutta la comunità di fisici teorici. Ma qui si rivolge al suo teorema di area del buco nero, che ha costituito la base della "seconda legge" della meccanica dei buchi neri. Questa legge afferma che l'entropia, o il livello di disorganizzazione delle informazioni, non può diminuire nel tempo nel sistema del buco nero. La conseguenza di questo teorema è che è stata la confluenza di due buchi neri il 14 settembre, vale a dire, l'area combinata dell'oggetto finale "è più grande della somma delle aree dei buchi neri iniziali". Inoltre, Hawking nota che questa onda gravitazionale corrisponde alla predizione basata sul "teorema di hairlessness" dei buchi neri. Ciò significa che un buco nero può essere descritto dalla massa, dalla carica elettrica e dal momento angolare. Dettagli su come questo segnale della prima onda gravitazionale da un buco nero concorda con la teoria e sono complessi. Ma è interessante il fatto che la prima scoperta abbia già permesso ai fisici di confermare una teoria pluriennale, che fino ad ora era stata solo un'osservazione non basata sui fatti.
"Questa scoperta rappresenta anche un mistero per gli astrofisici", ha detto Hawking. - "La massa di ciascuno dei buchi neri è maggiore del previsto per quegli oggetti che si formano a causa del collasso gravitazionale della stella. Allora, come mai entrambi questi buchi neri si sono rivelati così enormi? ".
Questa domanda tocca uno dei più grandi misteri che circondano l'evoluzione di un buco nero. Attualmente, gli astronomi stanno lottando per capire come i buchi neri possono crescere e diventare così massicci. A un'estremità della scala, c'è una massa stellare "buco nero", che si forma non appena una stella massiccia diventa supernova, e abbiamo anche molte prove dell'esistenza di giganti supermassicci che vivono nei centri della maggior parte delle galassie. Tuttavia, c'è una discrepanza.
L'intervista originale di Hawking:
Se i buchi neri crescono unendo e consumando materia stellare, allora questa dovrebbe essere la prova della presenza di buchi neri di tutte le dimensioni. Ma la "massa intermedia" di un buco nero e buchi neri diverse decine di masse solari di dimensioni raramente ci stupiscono, e mettono in dubbio la teoria dell'evoluzione dei buchi neri. Il 14 settembre abbiamo colto il segnale della fusione di due buchi neri, di 29 e di 36 masse solari. Ma, come Hawking ha sottolineato, come questi fori potrebbero fondersi in uno ci dà suggerimenti per esaminare il processo di crescita dei buchi neri.
Una cosa è chiara: questa è la prima volta che abbiamo acquisito prove dirette della fusione dei buchi neri, e questo è il meccanismo chiave alla base dell'evoluzione della teoria dei buchi neri. Quindi, siamo sulla strada giusta.
