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L’idea di un buco nero che si divide in due sembra una contraddizione bella e buona, eppure un nuovo studio teorico suggerisce che la fisica lasci aperto un piccolo spiraglio. Che due buchi neri possano fondersi e dare vita a un oggetto più grande è un fatto ormai acquisito. Il percorso inverso, cioè un grande buco nero che si spezza in due corpi più piccoli, è sempre stato considerato impossibile perché andrebbe contro le leggi fondamentali della natura. Un gruppo di ricercatori dell’Università Federico II di Napoli, della Sorbona di Parigi e dell’Università della Danimarca Meridionale ha però individuato una scorciatoia teorica che renderebbe plausibile questa scissione.
Buco nero: il nodo dell’entropia e la seconda legge della termodinamica
Per capire dove stia il problema bisogna partire dalla seconda legge della termodinamica, secondo cui l’entropia di un sistema isolato tende sempre ad aumentare. Semplificando parecchio, l’entropia misura il disordine, ovvero il numero di configurazioni microscopiche diverse che un sistema può assumere. Non a caso si ripete spesso che l’Universo procede inesorabilmente verso il disordine.
Nella maggior parte degli oggetti l’entropia è proporzionale alla quantità di materia. Strappando a metà un foglio di carta l’entropia complessiva non cala, perché la somma dei due pezzi resta identica. Con i buchi neri le cose vanno diversamente. Qui l’entropia dipende dall’area dell’orizzonte degli eventi, che cresce con il quadrato della massa irriducibile. Se un buco nero si dividesse, l’area totale dei due nuovi orizzonti risulterebbe inferiore a quella di partenza e l’entropia diminuirebbe. Un esito che, almeno sulla carta, violerebbe le regole della fisica.
La rotazione come possibile via d’uscita
Secondo gli autori la chiave sta nella rotazione. Un buco nero potrebbe spezzarsi senza perdere entropia a patto di girare velocissimo, praticamente al limite consentito dalla fisica. Il motivo ha a che fare con il legame tra energia e massa espresso dalla celebre formula E=mc². Quando un oggetto ruota molto rapidamente, una parte della sua massa è impiegata nell’energia necessaria a sostenere quel moto. Dato che l’entropia è proporzionale al quadrato della massa, a parità di massa un buco nero che gira più in fretta avrebbe un’entropia più bassa.
Al momento della separazione la quantità di rotazione, il cosiddetto momento angolare, potrebbe trasformarsi da rotazionale, con il buco nero che ruota su sé stesso, a orbitale, con un oggetto che gira attorno all’altro. I due corpi risultanti si muoverebbero uno intorno all’altro senza ruotare sul proprio asse. In questo modo si recupererebbe parte della massa prima investita nel moto rotatorio e l’entropia potrebbe non calare affatto.
C’è però un altro ostacolo. Subito dopo la divisione i due frammenti potrebbero attrarsi a vicenda, ricadere l’uno sull’altro e fondersi di nuovo. Per evitarlo servirebbe un’energia sufficiente a sfuggire a quella reciproca attrazione, un po’ come accade con la velocità di fuga di un razzo. Questa condizione rende la scissione ancora più eccezionale, ma stando ai calcoli degli scienziati non la rende impossibile.
Buchi neri primordiali e altri fattori in gioco
Oltre alla velocità di rotazione, lo studio prende in esame altri parametri che favorirebbero la divisione teorica, come l’esistenza di dimensioni aggiuntive o una gravità modificata. Secondo i ricercatori, poi, i candidati più adatti a soddisfare tutte queste condizioni sarebbero i buchi neri primordiali.
Va detto chiaramente che si tratta di fisica teorica. I calcoli mostrano che, in determinate circostanze, nulla vieta a un buco nero di separarsi in due. Il fenomeno però non è stato né dimostrato in modo pratico né osservato, e gli stessi buchi neri primordiali, ritenuti i più adatti a questo processo, sono a loro volta oggetti ipotetici. Se un evento simile dovesse davvero verificarsi, le leggi di Einstein continuerebbero a descrivere molto bene quanto osservato finora, ma mostrerebbero alcune lacune ancora da sistemare.
Fonte: TecnoAndroid