I buchi neri potrebbero non esistere: la teoria dei gravastar

I buchi neri sono da decenni al centro della fisica teorica, ma un gruppo di ricercatori dell’Istituto di Fisica Teorica in Germania ha appena proposto un’alternativa che li rende quasi noiosi: i gravastar. L’idea è che oggetti celesti estremamente compatti potrebbero non contenere una singolarità né un orizzonte degli eventi, ma essere dominati da energia oscura, e al loro interno potrebbe persino nascere un mini-universo.

I gravastar sono oggetti ipotetici introdotti per la prima volta nel 2001. La differenza fondamentale con i buchi neri è che non hanno una singolarità (un punto di densità infinita) né un orizzonte degli eventi (il confine oltre il quale nulla può sfuggire). Invece, la materia collassata viene sostituita da una regione di energia oscura che si espande, bilanciando il collasso gravitazionale.

Come si forma un gravastar

Lo studio pubblicato su Physical Review D propone per la prima volta un modello dettagliato di come un gravastar potrebbe formarsi: si parte da una nube di polvere uniforme che collassa verso il centro. Quando la materia raggiunge un punto critico, si crea una regione di de Sitter — una bolla di energia oscura — che inizia a espandersi verso l’esterno. Il collasso della nube verso l’interno e l’espansione della bolla verso l’esterno raggiungono un equilibrio, formando un oggetto stabile.

Per un osservatore esterno, questo oggetto è praticamente indistinguibile da un buco nero. La sua compattezza può essere portata arbitrariamente vicina a quella di un buco nero, e non emette radiazioni che lo tradirebbero. Come scrivono gli autori: «Poiché un gravastar non possiede né una singolarità né un orizzonte degli eventi, e poiché la sua compattezza può essere resa arbitrariamente vicina a quella di un buco nero, è stato a lungo sostenuto che sarebbe difficile distinguerlo da un buco nero».

Il modello presentato è statico e non rotante, ma apre la strada a simulazioni più realistiche. Se i gravastar esistessero davvero, risolverebbero alcuni paradossi dei buchi neri, come il problema dell’informazione e la perdita di informazione quantistica.

Cosa significa per la fisica

Per ora i gravastar restano un’ipotesi teorica. Non ci sono prove osservative che oggetti come Cygnus X-1 o Sagittarius A* (il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea) siano gravastar anziché buchi neri. Ma la teoria mostra che i buchi neri non sono l’unico modo in cui la materia può collassare sotto la propria gravità.

Dal punto di vista fisico, la scoperta più interessante è che all’interno di un gravastar potrebbe formarsi un universo in miniatura. La regione di de Sitter si espande come un mini-universo, e il gravastar sarebbe per noi una bolla chiusa, completamente autosufficiente. Se qualcuno riuscisse a entrarvi (cosa impossibile con la tecnologia attuale), si troverebbe in un ambiente con leggi fisiche diverse.

La ricerca è ancora agli inizi, ma se in futuro si trovasse un modo per distinguere un gravastar da un buco nero (ad esempio analizzando le onde gravitazionali emesse durante la fusione di due oggetti compatti), la teoria delle gravastar potrebbe diventare molto più di una curiosità matematica.