Le crescenti osservazioni dei buchi neri supermassicci al centro delle galassie indicano una probabile fonte dell’energia oscura, la principale componente dell’Universo. Le misurazioni mostrano che i buchi neri crescono più del previsto, in linea con un fenomeno previsto nella teoria della gravità di Einstein. Il sorprendente risultato significa che non dobbiamo stravolgere la conoscenza del cosmo per spiegare la presenza dell’energia oscura. I buchi neri in combinazione con la gravità di Einstein ne sono la principale fonte.
L’introduzione dell’energia oscura
La conclusione è stata raggiunta da un team di 17 ricercatori di nove paesi, guidati dall’Università delle Hawaii e tra cui i fisici dell’Imperial College London e dell’STFC RAL Space. Il lavoro è pubblicato in due articoli sulle riviste The Astrophysical Journal (rif.) e The Astrophysical Journal Letters (rif.). Il coautore dello studio, il dottor Dave Clements, dell’Imperial College, ha dichiarato: “Questo è un risultato davvero sorprendente. Abbiamo iniziato osservando come i buchi neri crescono nel tempo e potremmo aver trovato la risposta a uno dei più grandi problemi in cosmologia”.
Il coautore dello studio, il dott. Chris Pearson, dello STFC RAL Space, ha dichiarato: “Se la teoria è valida, allora questo rivoluzionerà l’intera cosmologia, perché finalmente abbiamo una soluzione per l’origine dell’energia oscura che è ha sconcertato cosmologi e fisici teorici per più di 20 anni”. Negli anni ’90 si è scoperto che l’espansione dell’Universo sta accelerando. Tutto si sta allontanando da tutto il resto a un ritmo sempre più veloce. Un concetto difficile da immaginare anche perchè l’attrazione gravitazionale tra gli oggetti nell’Universo dovrebbe rallentare l’espansione.
Per spiegare questo apparente controsenso, fu introdotta una energia oscura che fosse responsabile di questa accelerazione più forte della gravità. Il principio è collegato a un idea che Einstein aveva proposto, ma successivamente scartato. La famosa costante cosmologica che si oppone alla gravità ed impedisce all’Universo di collassare. Tuttavia, i buchi neri hanno posto un grande problema. La loro gravità estremamente forte è difficile da contrastare, specialmente al loro centro, dove tutto sembra disgregarsi in un fenomeno chiamato singolarità.
L’analisi evolutiva dei buchi neri
Il risultato degli studi è stato ottenuto studiando l’evoluzione dei buchi neri. Questi si formano quando le stelle massicce giungono alla fine della loro vita. Quando invece si trovano al centro delle galassie, vengono chiamati buchi neri supermassicci ed hanno masse da milioni a miliardi di volte del Sole in uno spazio molto ridotto. I buchi neri possono aumentare la loro dimensione inghiottendo materia, come le stelle che si avvicinano troppo o fondendosi con altri buchi neri.
Per scoprire se la crescita dei buchi neri supermassicci è determinata solo da questi fenomeni, il team ha esaminato i dati che coprono nove miliardi di anni. I ricercatori hanno esaminato un particolare tipo di galassia: le ellittiche giganti. Queste si sono evolute all’inizio dell’Universo e poi sono diventate dormienti. Sono così chiamate perchè hanno interrotto la formazione stellare, lasciando poco materiale disponibile per l’accrescimento del buco nero al loro centro.
Questo significa che qualsiasi crescita non può essere spiegata da i normali processi astrofisici. Ma nonostante queste logiche deduzioni, il confronto tra galassie lontane con le galassie ellittiche locali ha mostrato una crescita molto più grande di quanto previsto dall’accrescimento o dalle fusioni.
Le conclusioni degli studi
Ulteriori misurazioni, con popolazioni correlate di galassie in diversi punti dell’evoluzione dell’Universo, mostrano un buon accordo tra le dimensioni del cosmo e la massa dei buchi neri. La quantità misurata di energia oscura può essere spiegata dall’energia del vuoto del buco nero. Questa è la prima prova che i buchi neri contengono effettivamente energia del vuoto e che sono accoppiati all’espansione del cosmo.
La loro massa aumenta man mano che l’Universo si espande, un fenomeno chiamato accoppiamento cosmologico. Se ulteriori osservazioni lo confermeranno, l’accoppiamento cosmologico ridefinirà la nostra comprensione di cosa sia un buco nero. Il primo autore dello studio Duncan Farrah, astronomo dell’Università delle Hawaii, ha detto: “Stiamo affermando che ci sono prove che le tipiche soluzioni del buco nero non funzionano su un lunga scala temporale e che abbiamo la prima prova astrofisica per l’energia oscura”.
“Tuttavia, non è che altri ricercatori non abbiano proposto fonti di energia oscura. Ma questo è il primo documento osservativo in cui non stiamo aggiungendo nulla di nuovo per giustificare la fonte dell’energia oscura. I buchi neri, nel sistema di Einstein – teoria della gravità, sono l’energia oscura”.
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