I buchi neri rotanti potrebbero rendere i viaggi dell'iperspazio finalmente all'interno della portata

Uno degli scenari di fantascienza più amati sta usando un buco nero come portale per un'altra dimensione o tempo o universo. Quella fantasia potrebbe essere più vicina alla realtà di quanto immaginato in precedenza.

I buchi neri sono forse gli oggetti più misteriosi dell'universo. Sono la conseguenza della gravità che schiaccia una stella morente senza limiti, che porta alla formazione di una vera singolarità - che avviene quando un'intera stella viene compressa in un singolo punto producendo un oggetto con una densità infinita. Questa singolarità densa e bollente fa un buco nel tessuto dello spaziotempo stesso, forse aprendo un'opportunità per il viaggio nell'iperspazio. Cioè, una scorciatoia attraverso lo spaziotempo che consente di viaggiare su distanze di scala cosmica in un breve periodo.

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I ricercatori hanno precedentemente pensato che qualsiasi veicolo spaziale che tentasse di utilizzare un buco nero come un portale di questo tipo avrebbe dovuto fare i conti con la natura nel suo peggiore. La singolarità calda e densa farebbe sì che il veicolo spaziale subisse una sequenza di stiramento e spremitura delle maree sempre più scomode prima di essere completamente vaporizzato.

Volare attraverso un buco nero

Il mio team all'università del Massachusetts Dartmouth e un collega del Georgia Gwinnett College hanno dimostrato che tutti i buchi neri non sono stati creati uguali. Se il buco nero come il Sagittario A *, situato al centro della nostra galassia, è grande e rotante, allora le prospettive per un veicolo spaziale cambiano drasticamente. Questo perché la singolarità che un veicolo spaziale dovrebbe affrontare è molto delicata e potrebbe consentire un passaggio molto pacifico.

La ragione per cui questo è possibile è che la singolarità rilevante all'interno di un buco nero rotante è tecnicamente "debole" e quindi non danneggia gli oggetti che interagiscono con esso. In un primo momento, questo fatto può sembrare controintuitivo. Ma si può pensare ad esso come analogo all'esperienza comune di passare rapidamente il dito attraverso la fiamma vicino a una candela di 2.000 gradi senza essere bruciati.

La mia collega Lior Burko e io abbiamo indagato sulla fisica dei buchi neri per oltre due decenni. Nel 2016, il mio dottorato di ricerca studentessa, Caroline Mallary, ispirata al film di successo di Christopher Nolan Interstellare, provate a verificare se Cooper (il personaggio di Matthew McConaughey) potrebbe sopravvivere alla sua caduta in profondità in Gargantua - un buco nero immaginario, supermassiccio e in rapida rotazione circa 100 milioni di volte la massa del nostro sole. Interstellare era basato su un libro scritto dall'astrofisico vincitore del premio Nobel Kip Thorne e le proprietà fisiche di Gargantua sono fondamentali per la trama di questo film di Hollywood.

Basandosi sul lavoro svolto dal fisico Amos Ori due decenni prima, e armato delle sue forti capacità computazionali, Mallary costruì un modello di computer che avrebbe catturato la maggior parte degli effetti fisici essenziali su un veicolo spaziale, o qualsiasi oggetto di grandi dimensioni, cadendo in un grande nero rotante buca come il Sagittario A *.

Neanche una corsa irregolare?

Ciò che scoprì è che in tutte le condizioni un oggetto che cade in un buco nero rotante non avrebbe esperienza di effetti infinitamente grandi sul passaggio attraverso la cosiddetta singolarità dell'orizzonte interno del foro. Questa è la singolarità che un oggetto che entra in un buco nero rotante non può manovrare o evitare. Non solo, nelle giuste circostanze, questi effetti possono essere trascurabilmente piccoli, consentendo un passaggio piuttosto confortevole attraverso la singolarità. In realtà, non ci possono essere effetti evidenti sull'oggetto in caduta. Ciò aumenta la fattibilità dell'uso di fori neri rotanti di grandi dimensioni come portali per il viaggio nell'iperspazio.

Mallary ha anche scoperto una caratteristica che non era stata pienamente apprezzata prima: il fatto che gli effetti della singolarità nel contesto di un buco nero rotante comporterebbero un rapido aumento dei cicli di stretching e spremitura sulla navicella spaziale. Ma per i buchi neri molto grandi come Gargantua, la forza di questo effetto sarebbe molto piccola. Quindi, il veicolo spaziale e gli individui a bordo non lo rileverebbero.

Il punto cruciale è che questi effetti non aumentano senza limite; in effetti, rimangono finiti, anche se gli stress sulla navicella spaziale tendono a crescere indefinitamente mentre si avvicina al buco nero.

Ci sono alcune importanti assunzioni di semplificazione e caveat risultanti nel contesto del modello di Mallary. L'ipotesi principale è che il buco nero preso in considerazione sia completamente isolato e quindi non soggetto a disturbi costanti da parte di una sorgente come un'altra stella nelle sue vicinanze o persino una radiazione che cade. Mentre questa ipotesi consente importanti semplificazioni, vale la pena notare che la maggior parte dei buchi neri sono circondati da materiale cosmico: polvere, gas, radiazioni.

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Pertanto, un'estensione naturale del lavoro di Mallary sarebbe quella di eseguire uno studio simile nel contesto di un buco nero astrofisico più realistico.

L'approccio di Mallary all'utilizzo di una simulazione al computer per esaminare gli effetti di un buco nero su un oggetto è molto comune nel campo della fisica dei buchi neri. Inutile dire che non abbiamo la capacità di eseguire veri esperimenti in o vicino ai buchi neri, quindi gli scienziati ricorrono alla teoria e alle simulazioni per sviluppare una comprensione, facendo previsioni e nuove scoperte.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation di Gaurav Khanna. Leggi l'articolo originale qui.