{"id":9603,"date":"2021-03-05T16:49:06","date_gmt":"2021-03-05T15:49:06","guid":{"rendered":"https:\/\/cielipiemontesi.it\/?p=9603"},"modified":"2021-03-05T16:49:07","modified_gmt":"2021-03-05T15:49:07","slug":"materia-oscura-nella-tana-del-bianconiglio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cielipiemontesi.it\/?p=9603","title":{"rendered":"Materia oscura nella tana del Bianconiglio"},"content":{"rendered":"\n

Uno studio pubblicato su Physical Review Letters ipotizza che i buchi neri primordiali \u2013 entit\u00e0 formatesi all\u2019epoca dell\u2019inflazione e teoricamente sede di innumerevoli \u201cbaby universi\u201d \u2013 potrebbero essere ci\u00f2 che chiamiamo materia oscura. E che sia possibile tentare di verificare quest\u2019ipotesi grazie a telescopi come il giapponese Subaru o il futuro Vera Rubin Survey Telescope. Media Inaf ha intervistato uno degli autori dello studio, il fisico napoletano Edoardo Vitagliano<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Una stella nella galassia di Andromeda<\/strong> appare temporaneamente pi\u00f9 luminosa se un buco nero primordiale le passa davanti, concentrando la sua luce per effetto del microlensing gravitazionale<\/strong>. \u00c8 ci\u00f2 che potrebbe essere stato osservato con la Hyper Suprime-Cam<\/strong> del telescopio giapponese Subaru il 23 novembre 2014. Crediti: Kavli Ipmu \/ Hsc Collaboration<\/strong><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

E se quell\u2019entit\u00e0 misteriosa che chiamiamo materia oscura non fosse altro che l\u2019insieme dei buchi neri primordiali<\/strong><\/a>? E se dentro a ciascuno di questi antichissimi buchi neri \u2013 formatisi da bolle di falso vuoto<\/strong><\/a> addirittura prima<\/em> del Big Bang \u2013 ci fosse un piccolo universo a s\u00e9 stante? In cerca di risposte a questi dilemmi da Alice nel Paese delle Meraviglie<\/em>, gli autori di uno studio pubblicato a fine ottobre<\/strong><\/a> su Physical Review Letters<\/em> si sono tuffati all\u2019inseguimento di un Bianconiglio cosmico: un possibile buco nero primordiale osservato con la Hyper Suprime-Cam\u00a0del telescopio giapponese Subaru nella notte del 23 novembre 2014<\/a><\/strong>, tradito dall\u2019effetto di microlensing<\/em><\/a> da lui stesso prodotto mentre solcava la regione di universo fra noi e la galassia d\u2019Andromeda. Un buco nero \u2013 se l\u2019ipotesi trovasse conferma \u2013 di massa ridottissima, paragonabile a quella della Luna. E stando ai calcoli e alle simulazioni degli autori dello studio \u2013 un team guidato da Alexander Kusenko<\/strong> del Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe di Kashiwa<\/em>, in Giappone \u2013 esiste la possibilit\u00e0 di metterla concretamente alla prova, quest\u2019ipotesi, grazie alle capacit\u00e0 di strumenti come, appunto, la Hyper Suprime-Cam di Subaru<\/em> o il futuro Vera Rubin Survey Telescope<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

Insomma, un piatto unico con buchi neri primordiali, materia oscura e multiversi<\/strong>. Un piatto complicato, ma che fa gola. Per averne un assaggio, Media Inaf<\/em> ha raggiunto uno degli autori dello studio, il fisico napoletano Edoardo Vitagliano<\/strong>, laurea all\u2019Universit\u00e0 Federico II<\/em>, dottorato in Germania al Max Planck Institut f\u00fcr Physik<\/em>, poi un periodo di ricerca all\u2019universit\u00e0 di Tokyo<\/em>, dove ha l\u2019opportunit\u00e0 di conoscere e collaborare con un professore della Ucla<\/em> \u2013 l\u2019universit\u00e0 della California a Los Angeles, dove oggi Vitagliano lavora come ricercatore in fisica e astronomia.<\/p>\n\n\n\n

Dottor Vitagliano, vediamo se abbiamo capito bene: davvero avete visto passare un buco nero primordiale fra noi e la galassia di Andromeda? Un buco nero con massa paragonabile a quella della Luna?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00abL\u2019idea \u00e8 la seguente. Supponiamo di osservare la luce che viene da una galassia lontana. La presenza di materia lungo il viaggio che la luce deve fare per arrivare a noi \u00e8 in grado di \u201cpiegare\u201d il suo percorso. Un buco nero \u00e8 cos\u00ec compatto da essere simile a una lente di ingrandimento. In un\u2019analisi dei dati di Subaru precedente al nostro studio, una collaborazione che coinvolge anche alcuni dei coautori ha in effetti individuato un candidato. L\u2019interpretazione di questo candidato come buco nero purtroppo non \u00e8 ancora definitiva, vedremo cosa sapr\u00e0 dirci Subaru con pi\u00f9 ore di osservazione\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

Nell\u2019attesa facciamo un passo indietro. Molto indietro. Fino all\u2019epoca dell\u2019inflazione. Quando i buchi neri primordiali si sarebbero formati. Anzitutto: stiamo parlando di un\u2018epoca precedente<\/em> o successiva<\/em> al Big Bang? <\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00abDipende da cosa si intende con \u201cBig Bang\u201d. L\u2019inflazione<\/strong><\/a> \u00e8 un periodo di espansione molto rapida \u2013 esponenziale \u2013 cui segue un\u2019espansione pi\u00f9 lenta, durante la quale l\u2019universo \u00e8 evoluto dall\u2019essere una zuppa caldissima di particelle a qualcosa di pi\u00f9 simile a quello che \u00e8 ora. L\u2019inflazione quindi avviene prima<\/em> della formazione della zuppa, ed \u00e8 in questo breve lasso di tempo che i buchi neri primordiali potrebbero essersi formati\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

E si sarebbero formati da quelle regioni che chiamate di falso vuoto<\/em>, o in modo ancor pi\u00f9 suggestivo baby universi<\/em>\u2026<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00abS\u00ec, sono due modi diversi di dire la stessa cosa. Durante l\u2019inflazione possono formarsi delle bolle di falso vuoto<\/em>, che non evolvono come il resto dell\u2019universo. Queste bolle collassano poi su loro stesse grazie alla gravit\u00e0, come pu\u00f2 capitare alle stelle, formando dei buchi neri<\/em>. Una volta avvenuto il collasso, non sappiamo cosa c\u2019\u00e8 dentro una bolla, ma ci potrebbe essere un baby universo<\/em>\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

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Rappresentazione artistica di baby universi che si diramano dal nostro universo, e che poco dopo il Big Bang ci appaiono come buchi neri. Crediti: Kavli Ipmu<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Dunque non stiamo parlando d\u2019universi paralleli<\/em> al nostro, ma di piccoli universi contenuti all\u2019interno<\/em> del nostro?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00abI baby universi<\/em> prodotti dalle bolle pi\u00f9 grandi sono in effetti universi contenuti dentro al nostro, al cui interno non possiamo avere accesso\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

In che senso?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00abImmaginate la situazione nel seguente modo: durante il periodo inflazionario, spuntano delle bolle al cui interno la densit\u00e0 \u00e8 diversa da quella dell\u2019universo circostante \u2013 \u00e8 il falso vuoto<\/em> di cui dicevamo prima. A questo stadio, un ipotetico osservatore nell\u2019universo \u201cgenitore\u201d (cio\u00e8 dove siamo noi) pu\u00f2 ancora \u201cguardare\u201d nella bolla, quindi non sono ancora baby universi<\/em>. A un certo punto queste bolle collassano su loro stesse. Da fuori si vedr\u00e0 sempre un buco nero. Ma cosa c\u2019\u00e8 dentro? Se la bolla \u00e8 di \u201ctaglia piccola\u201d, niente. Se una bolla \u00e8 di \u201ctaglia grande\u201d, c\u2019\u00e8 un altro universo: un baby universo<\/em> separato dal nostro\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

Il buco nero primordiale che potreste aver visto passare con Subaru a che categoria di buchi neri appartiene? Quelli prodotti da bolle di taglia piccola o quelli che potrebbero contenere un baby universo<\/em>?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00abPurtroppo non possiamo saperlo. Se osservassimo molti buchi neri e fossimo in grado di ricostruirne una popolazione, avremmo indizi su quale sia la categoria a cui uno di questi appartiene\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

Il vostro studio suggerisce che questi buchi neri primordiali potrebbero essere buoni candidati per la materia oscura. Quali tra i tanti fenomeni che attribuiamo alla materia oscura\u00a0\u2013 curve di rotazione delle galassie, lensing, spettro di potenza delle anisotropie del fondo cosmico a microonde<\/em> \u2013 spiegherebbero?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00abI buchi neri primordiali possono spiegare tutti i fenomeni che attribuiamo alla materia oscura<\/em>. Inoltre, hanno una caratteristica che li rende particolarmente affascinanti come candidati: interagiscono solo gravitazionalmente con la materia ordinaria<\/em>, che \u00e8 quanto (al momento) le ricerche sulla natura della materia oscura ci dicono\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

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Il fisico napoletano Edoardo Vitagliano, fra gli autori dello studio pubblicato su Prl, durante una conferenza<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Perch\u00e9 invece i buchi neri \u201cnormali\u201d, quelli non primordiali intendo, non sarebbero candidati altrettanto validi per la materia oscura?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00abPerch\u00e9 per formare buchi neri \u201cnormali\u201d l\u2019ingrediente fondamentale sono le stelle, le quali collassano gravitazionalmente producendoli, mentre ci sono indizi sulla presenza di materia oscura nell\u2019universo in epoche che precedono di molto l\u2019esistenza delle stelle<\/em>. Va comunque detto che, in un certo senso, i buchi neri \u201cnormali\u201d sono una parte della materia oscura<\/em>! Semplicemente non possono costituirne il grosso\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

Torniamo ai buchi neri primordiali, a quelli prodotti dalle bolle pi\u00f9 grandi, e dunque con un baby universo<\/em> dentro. Scrivete che un osservatore interno li vedrebbe come universi in espansione. Che significa? Dentro ci sono stelle, galassie, pianeti?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00abSignifica che all\u2019interno c\u2019\u00e8 una parte di spazio-tempo separata dal nostro universo, inaccessibile a noi \u2013 e viceversa, il nostro universo \u00e8 inaccessibile. Certo, l\u2019esistenza di corpi celesti al loro interno \u00e8 decisamente improbabile<\/em>. D\u2019altronde, l\u2019esistenza di stelle e pianeti \u2013 e vita! \u2013 all\u2019interno del nostro universo potrebbe essere essa stessa un colpo di fortuna\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

Ma siamo sicuri di essere osservatori esterni? Chi ci dice che noi stessi non siamo dentro a un buco nero primordiale, considerato che vediamo un universo in espansione?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00abRispetto a questi buchi neri primordiali, siamo osservatori esterni. Per quanto riguarda la seconda domanda, \u00e8 filosoficamente affascinante, ma d\u2019altronde saremmo comunque isolati\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

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Per saperne di pi\u00f9:<\/strong><\/p>\n\n\n\n