Martedì, 18 Febbraio 2020 19:04

Buchi neri: un nuovo quantum nelle leggi fisiche fondamentali

Scritto da Dave Perla
Foto dei ricercatori con Stephen Hawking Foto dei ricercatori con Stephen Hawking da press release ICRaNEt

Un cambiamento di paradigma nella fisica dei buchi neri, che porta a nuove prospettive nel ruolo del quantum nelle leggi fondamentali della fisica, sta finalmente raggiungendo la sua conferma con l'introduzione del "motore interno" che origina l'emissione GeV di GRB 130427A.

Lo dicono i ricercatori ICRAnet di Pescara: "Nel nostro articolo congiunto del 1971 con John Archibald Wheeler, Introducing the black hole , abbiamo sottolineato come il concetto di contrazione gravitazionale continua, concepito da Oppenheimer e Snyder per la geometria di Schwarzschild, introdotte la metrica di Kerr che descrive il campo gravitazionale di una massa rotante".

"Abbiamo introdotto una tecnica potenziale efficace per affrontare le traiettorie delle particelle intorno al buco nero di Kerr (BH)". Precisamente, "l'estrazione dell'energia rotazionale Christodoulou-Hawking-Ruffini del Kerr BH, è stato identificato oggi, dopo 49 anni, nel GRB 130427A ed è già stato esteso con successo al GRB 190114C . Questi risultati sono stati resi possibili grazie ai dati eccezionali dei rilevatori GBM e LAT del satellite Fermi, dei rilevatori BAT e XRT dell'Osservatorio Swift di Neil Gehrels e dei rilevatori di energia ottici e superiori a terra".

Laura Beccera, che ha collaborato con il gruppo del Los Alamos National Laboratory (LANL) nella simulazione di questi GRB, nota che questo "motore interno" si forma naturalmente nello scenario di ipernova binaria (BdHN) dei GRB [12-14]. Rahim Moradi ricorda: un processo elettrodinamico estremamente efficiente di estrazione dell'energia BH si verifica nel "motore interno", composto da un BH rotante in uno sfondo di plasma ionizzato a bassissima densità e un campo magnetico, allineato e parallelo con l'asse di rotazione. Queste caratteristiche sono in contrasto con le solite ipotesi di una soluzione a vuoto, di planarità asintotica, e più importante, il "motore interno" deve essere, necessariamente, non stazionario. Gli elettroni accelerano a energie ultraalte a spese dell'energia estraibile BH: la massa e lo spin del BH diminuiscono nel tempo mantenendo costante la massa irriducibile del BH. Jorge Rueda commenta: "Quantitativamente, otteniamo per entrambi i sistemi GRB i tre parametri del "motore interno", la massa BH M, lo spin e il campo magnetico B0, richiedendo che il sistema soddisfi tre condizioni: (1) l'energia dell'emissione fotone GeV ha origine nell'energia di rotazione del BH; (2) la radiazione di sincrotrone degli elettroni nel campo magnetico imposta la scala cronologica della luminosità GeV osservata; (3) il sistema è trasparente all'emissione di fotoni GeV. Quando si applica questo modello a GRB 130427A: 0,5, Masse solari M, appena al di sopra della massa critica per il collasso gravitazionale di una stella di neutroni (NS), e B0 - 3x1010 G, sufficiente a spiegare l'emissione GeV tramite la radiazione di sincrotrone. Per GRB 190114C [11]: 0,4, M - 4,4 masse solari, e B0 - 4x1010 G. Questo, per la prima volta, fornisce la chiara prova che i BH in BdHNe I si formano per accrescimento ipercritico su un NS. Il "motore interno" accelera gli elettroni lontano dal BH, emettendo la radiazione del sincrotrone in funzione dell'angolo di passo (angolo tra il movimento dell'elettrone e il campo magnetico). Ruffini aggiunge: Il "motore interno" opera in una sequenza di passi discreti "quantizzati", scariche elettriche autentiche, emettendo un "quantum a holico" di energia: . Lungo l'asse di rotazione, gli elettroni ottengono l'energia potenziale totale: Qui sono frequenze efficaci che dipendono solo dalle costanti fondamentali, dalla massa dell'elettrone, dalla carica e dalla massa di Planck; sulla massa di neutroni e sui tre parametri del "motore interno". Christian Cherubini e Simonetta Filippi commentano: Uno degli aspetti più intriganti di questo risultato è che l'emissione del quantum blackholic del 1037 erg, con una scala cronologica di 10-14 s, si verifica nell'intero universo in considerazione della presenza cosmologica onnipresente e omogenea dei GRB.