venerdì, Giugno 14, 2024

Le stelle gravitazionali, se esistono, potrebbero avere una struttura a matrioska

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Dopo oltre un secolo dalla sua introduzione è ancora possibile trovare nuove soluzioni alle equazioni di campo della teoria della relatività generale di Einstein? A quanto pare, sì. Due ricercatori della Goethe University di Frankfurt (Germania) ne hanno appena trovata una, secondo cui le stelle gravitazionali (o gravastar), se esistono, potrebbero avere una struttura a matrioska, con una gravastar situata all’interno di un’altra. I risultati della ricerca sono stati pubblicati su Classical Quantum Gravity, vediamo di che cosa si tratta.

Che cosa sono le stelle gravitazionali

Facciamo un passo indietro. Che cosa sono le stelle gravitazionali? Innanzitutto, si tratta di oggetti la cui esistenza non è stata ancora provata, teorizzati nel 2001 dagli astrofisici Pawel Mazur ed Emil Mottola come alternativa ai buchi neri. L’esistenza di questi ultimi, invece, è ormai accettata, ma alcune delle loro caratteristiche continuano a rimanere inspiegabili agli occhi della scienza. Prima fra tutte il fatto che il centro di un buco nero debba consistere, secondo la soluzione che aveva dato il fisico tedesco Karl Schwarzschild alla teoria della relatività generale, in una cosiddetta singolarità, cioè in un punto in cui i concetti di spazio e tempo smettono di esistere. Un bell’impiccio, visto che, secondo questa visione, al centro di un buco nero anche la stessa teoria di Einstein è priva di significato.

Le gravastar, invece, non presentano questo problema. Secondo la teoria di Mazur e Mottola si tratta di oggetti che assomigliano molto ai buchi neri, soprattutto in termini di compattezza e attrazione gravitazionale. A differenza dei buchi neri, però, non presentano un orizzonte degli eventi e il loro centro non è costituito da una singolarità, ma da energia oscura che esercita una pressione negativa sull’enorme forza gravitazionale che comprime la stella. Anche le stelle gravitazionali, però, dovrebbero avere una caratteristica difficile da spiegare: la loro superficie dovrebbe essere costituita da un sottilissimo strato di materia ordinaria, il cui spessore si avvicina allo zero. Un altro grattacapo.

Una stella dentro l’altra

Secondo la nuova soluzione, però, le gravastar avrebbero una sorta di struttura a matrioska, a formare quelle che gli autori definiscono nestar (dall’inglese nested, annidato): “La nestar è come una matrioska”, spiega Daniel Jampolski, uno dei due autori del nuovo studio: “La nostra soluzione alle equazioni di campo consente di creare un’intera serie di gravastar annidate”. E il guscio delle nestar sarebbe un po’ più spesso rispetto alla superficie di una singola gravastar: “È un po’ più facile immaginare che qualcosa del genere possa esistere”, prosegue Jampolski.

Secondo Luciano Rezzolla, docente di astrofisica teorica presso la Goethe University e autore dello studio insieme a Jampolski, è abbastanza incredibile che, 100 anni dopo che Schwarzschild ha presentato la sua prima soluzione alle equazioni di campo della teoria generale della relatività, sia ancora possibile trovare nuove soluzioni: “È un po’ come trovare una moneta d’oro lungo un sentiero già esplorato da molti altri”, racconta. E conclude: “Purtroppo, non abbiamo ancora idea di come si possa creare una gravastar di questo tipo. Ma anche se le nestar non esistono, esplorare le proprietà matematiche di queste soluzioni ci aiuta in definitiva a capire meglio i buchi neri”.

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