Recenti osservazioni delle onde gravitazionali – increspature nel tessuto dello spaziotempo – hanno fornito un indizio allettante che una teoria cosmologica di vecchia data potrebbe finalmente essere vera. I ricercatori ritengono di aver rilevato prove di buchi neri primordiali : minuscoli e antichi oggetti nati non da stelle morenti, ma dalle fluttuazioni caotiche del Big Bang stesso.
Se confermati, questi buchi neri “non astrofisici” potrebbero risolvere uno dei più grandi enigmi della scienza moderna: l’identità della materia oscura.
Oltre la morte delle stelle
Per capire perché questa scoperta è significativa, bisogna distinguere tra i buchi neri che conosciamo e quelli qui proposti.
- Buchi neri di massa stellare: Si formano quando le stelle massicce collassano alla fine della loro vita. In genere sono molto più grandi del nostro Sole.
- Buchi neri primordiali (PBH): Si formarono subito dopo il Big Bang a causa delle fluttuazioni di densità nell’universo primordiale. Poiché non si basano sull’evoluzione stellare, possono essere incredibilmente piccoli, dalla massa di un asteroide a quella di un grande pianeta.
Il segnale catturato dal Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) riguardava una collisione tra due buchi neri, almeno uno dei quali aveva una massa più piccola del nostro Sole. Poiché l’evoluzione stellare standard non può produrre un buco nero così piccolo, il segnale punta verso un’origine primordiale.
La connessione con la materia oscura
Il rilevamento di questi minuscoli buchi neri è più di una semplice curiosità; offre una potenziale soluzione al problema della materia oscura.
La materia oscura è una sostanza invisibile che costituisce circa l’85% della materia presente nell’universo. Anche se non possiamo vederlo, perché non interagisce con la luce o la radiazione elettromagnetica, sappiamo che esiste perché la sua gravità impedisce alle galassie di allontanarsi. Per decenni, i fisici hanno cercato una particella subatomica per spiegare la materia oscura, ma queste ricerche hanno in gran parte fallito.
“La spiegazione più plausibile per il segnale LIGO, che manca di qualsiasi spiegazione astrofisica convenzionale, è il rilevamento di un buco nero primordiale”, afferma il ricercatore Alberto Magaraggia.
I buchi neri primordiali sono candidati ideali per la materia oscura perché possiedono massa ed esercitano un’attrazione gravitazionale, ma rimangono effettivamente invisibili dietro il loro orizzonte degli eventi.
In attesa della “pistola fumante”
Nonostante l’entusiasmo, la comunità scientifica rimane cauta. Esiste la possibilità che il segnale LIGO fosse semplicemente “rumore”: un’interferenza all’interno degli enormi bracci laser del rilevatore.
I ricercatori Nico Cappelluti e Alberto Magaraggia dell’Università di Miami stanno lavorando per dimostrare che questi segnali sono legittimi. I loro modelli suggeriscono che, sebbene questi buchi neri subsolari dovrebbero essere rari, sono abbastanza frequenti da essere rilevati dalla tecnologia attuale e futura.
Il percorso verso la conferma richiede più di un segnale. Per passare da un “indizio allettante” a un fatto scientifico, gli astronomi hanno bisogno di una “pistola fumante”: una serie di rilevazioni coerenti che corrispondano ai modelli previsti dei buchi neri primordiali.
Il lungo gioco della scoperta
La storia della fisica suggerisce che è necessaria pazienza. Albert Einstein predisse le onde gravitazionali nel 1915, ma ci è voluto un secolo di progresso tecnologico per rilevarle effettivamente nel 2015.
Con i prossimi aggiornamenti alle reti LIGO, Virgo e KAGRA e il futuro dispiegamento della LISA (Laser Interferometer Space Antenna) basata sullo spazio, gli strumenti per confermare queste antiche reliquie cosmiche sono finalmente in fase di costruzione.
Conclusione: Anche se la scoperta di un buco nero subsolare rimane non confermata, essa fornisce una pista vitale nella ricerca dei buchi neri primordiali, colmando potenzialmente il divario tra il Big Bang e il mistero della materia oscura.
