L’interno dei buchi neri rimane un enigma per la scienza. Nel 1916, il fisico tedesco Karl Schwarzschild delineò una soluzione alle equazioni della relatività generale di Albert Einstein, in cui il centro di un buco nero è costituito da una cosiddetta singolarità, un punto in cui spazio e tempo non esistono più. Qui, dice la teoria, tutte le leggi fisiche, inclusa la teoria generale della relatività di Einstein, non si applicano più; il principio di causalità è sospeso.
Ciò costituisce una grande seccatura per la scienza:significa infatti che nessuna informazione può sfuggire da un buco nero oltre il cosiddetto orizzonte degli eventi. Questo potrebbe essere un motivo per cui la soluzione di Schwarzschild non attirò molta attenzione al di fuori dell'ambito teorico, cioè finché non fu scoperto il primo candidato per un buco nero nel 1971, seguito dalla scoperta del buco nero al centro della nostra Via Lattea in negli anni 2000, e infine la prima immagine di un buco nero, catturata dalla Event Horizon Telescope Collaboration nel 2019.
Nel 2001, Pawel Mazur ed Emil Mottola proposero una soluzione diversa alle equazioni di campo di Einstein che portò alla creazione di oggetti che chiamarono stelle condensate gravitazionali, o gravastars. Contrariamente ai buchi neri, le gravastar presentano diversi vantaggi dal punto di vista dell'astrofisica teorica.
Da un lato, sono compatti quasi quanto i buchi neri e mostrano anche una gravità sulla loro superficie che è essenzialmente forte quanto quella di un buco nero, somigliando quindi a un buco nero a tutti gli effetti. D'altra parte, le gravastar non hanno un orizzonte degli eventi, cioè un confine dal quale non può essere inviata alcuna informazione, e il loro nucleo non contiene una singolarità.
Invece, il centro di una gravastar è costituito da un’energia esotica (oscura) che esercita una pressione negativa sull’enorme forza gravitazionale che comprime la stella. La superficie di una gravastar è rappresentata da una sottilissima pelle di materia ordinaria, il cui spessore si avvicina allo zero.
I fisici teorici Daniel Jampolski e il prof. Luciano Rezzolla dell'Università Goethe di Francoforte hanno ora presentato una soluzione alle equazioni di campo della relatività generale che descrive l'esistenza di una gravastella all'interno di un'altra gravastella. Hanno dato a questo ipotetico oggetto celeste il nome "nestar" (dall'inglese "nested"). Lo studio è pubblicato su Classical and Quantum Gravity .
Daniel Jampolski, che ha scoperto la soluzione come parte della sua tesi di laurea supervisionata da Luciano Rezzolla, afferma:"La nestar è come una bambola matrioska. La nostra soluzione alle equazioni di campo consente un'intera serie di gravastar annidate". Mentre Mazur e Mottola presuppongono che la gravastar abbia una pelle sottile quasi infinita costituita da materia normale, il guscio composto da materia del nestar è un po' più spesso:"È un po' più facile immaginare che qualcosa di simile possa esistere."
Luciano Rezzolla, professore di astrofisica teorica alla Goethe University, spiega:"È fantastico che anche 100 anni dopo che Schwarzschild presentò la sua prima soluzione alle equazioni di campo di Einstein partendo dalla teoria della relatività generale, sia ancora possibile trovare nuove soluzioni. È un po' come trovare una moneta d'oro lungo un percorso che è stato esplorato da molti altri in precedenza. Sfortunatamente, non abbiamo ancora idea di come possa essere creata una simile gravastar, ma anche se i nestar non esistono, esplorare le proprietà matematiche di queste soluzioni alla fine ci aiuta a farlo capire meglio i buchi neri."
Ulteriori informazioni: Daniel Jampolski et al, Soluzioni annidate di stelle condensate gravitazionali, Gravità classica e quantistica (2024). DOI:10.1088/1361-6382/ad2317
Fornito dall'Università Goethe di Francoforte sul Meno
