Oggetti come Powehi, l'oggetto compatto supermassiccio recentemente ripreso al centro della galassia M87, potrebbero effettivamente essere GEODE. Il Powehi GEODE, mostrato in scala, sarebbe circa 2/3 del raggio della regione oscura ripresa dall'Event Horizon Telescope. Questa è quasi la stessa dimensione prevista per un buco nero. La regione che contiene Energia Oscura (verde) è leggermente più grande di un buco nero della stessa massa. Le proprietà di qualsiasi crosta (viola), se presente, dipendono dal particolare modello GEODE. Credito:collaborazione EHT; NASA/CXC/Università di Villanova
Due ricercatori dell'Università delle Hawaii a Manoa hanno identificato e corretto un sottile errore commesso durante l'applicazione delle equazioni di Einstein per modellare la crescita dell'universo.
I fisici di solito presumono che un sistema cosmologicamente grande, come l'universo, è insensibile ai dettagli dei piccoli sistemi contenuti al suo interno. Kevin Croker, assegnista di ricerca post-dottorato presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia, e Joel Weiner, un docente del Dipartimento di Matematica, hanno dimostrato che questa ipotesi può fallire per gli oggetti compatti che rimangono dopo il collasso e l'esplosione di stelle molto grandi.
"Da 80 anni, abbiamo generalmente operato partendo dal presupposto che l'universo, a grandi linee, non è stato influenzato dai dettagli particolari di una piccola regione, " ha detto Croker. "Ora è chiaro che la relatività generale può collegare in modo osservabile stelle collassate - regioni delle dimensioni di Honolulu - al comportamento dell'universo nel suo insieme, oltre un migliaio di miliardi di miliardi di volte più grande."
Croker e Weiner hanno dimostrato che il tasso di crescita dell'universo può diventare sensibile al contributo medio di tali oggetti compatti. Allo stesso modo, gli oggetti stessi possono essere collegati alla crescita dell'universo, guadagnando o perdendo energia a seconda della composizione degli oggetti. Questo risultato è significativo poiché rivela connessioni inaspettate tra cosmologica e fisica degli oggetti compatti, che a sua volta porta a molte nuove previsioni osservative.
Una conseguenza di questo studio è che il tasso di crescita dell'universo fornisce informazioni su ciò che accade alle stelle alla fine della loro vita. Gli astronomi in genere presumono che le stelle grandi formino buchi neri quando muoiono, ma questo non è l'unico risultato possibile. Nel 1966, Erast Gliner, un giovane fisico dell'Istituto Fisico-Tecnico Ioffe di Leningrado, ha proposto un'ipotesi alternativa secondo cui stelle molto grandi dovrebbero collassare in quelli che ora potrebbero essere chiamati oggetti generici di energia oscura (GEODE). Questi sembrano essere buchi neri se visti dall'esterno ma, a differenza dei buchi neri, contengono Energia Oscura invece di una singolarità.
Nel 1998, due squadre indipendenti di astronomi hanno scoperto che l'espansione dell'Universo sta accelerando, coerente con la presenza di un contributo uniforme di Energia Oscura. non è stato riconosciuto, però, che i GEODE potrebbero contribuire in questo modo. Con il formalismo corretto, Croker e Weiner hanno dimostrato che se una frazione delle stelle più antiche collassasse in GEODE, al posto dei buchi neri, il loro contributo medio oggi produrrebbe naturalmente l'energia oscura uniforme richiesta.
I risultati di questo studio si applicano anche ai sistemi di stelle doppie in collisione osservabili attraverso le onde gravitazionali dalla collaborazione LIGO-Virgo. Nel 2016, LIGO ha annunciato la prima osservazione di quello che sembrava essere un doppio sistema di buchi neri in collisione. Tali sistemi avrebbero dovuto esistere, ma la coppia di oggetti era inaspettatamente pesante, circa 5 volte più grande delle masse dei buchi neri previste nelle simulazioni al computer. Usando il formalismo corretto, Croker e Weiner hanno valutato se LIGO-Virgo stia osservando collisioni a doppio GEODE, invece delle collisioni di doppi buchi neri. Hanno scoperto che i GEODI crescono insieme all'universo durante il periodo che precede tali collisioni. Quando si verificano le collisioni, le masse GEODE risultanti diventano da 4 a 8 volte più grandi, in grosso accordo con le osservazioni di LIGO-Virgo.
Croker e Weiner sono stati attenti a separare il loro risultato teorico dal supporto osservativo di uno scenario GEODE, sottolineando che "i buchi neri non sono certamente morti. Quello che abbiamo dimostrato è che se i GEODE esistono, allora possono facilmente dar luogo a fenomeni osservati che attualmente mancano di spiegazioni convincenti. Anticipiamo numerose altre conseguenze osservative di uno scenario GEODE, compresi molti modi per escluderlo. Abbiamo appena iniziato a scalfire la superficie".
Lo studio, Implicazioni della simmetria e della pressione nella cosmologia di Friedmann:I. Formalismo, è pubblicato il 28 agosto Numero 2019 di The Giornale Astrofisico ed è disponibile online.
