buco nero primordiale
Foto di Gerd Altmann da Pixabay

L’Universo ospita molti grandi misteri e astronomi e astrofisici sono continuamente a lavoro per cercare di svelare quanto ancora non conosciamo dello spazio. Tra i grandi misteri dell’Universo vi è l’origine degli immensi buchi neri che osserviamo.

Ora una nuova ricerca propone un origine alternativa per questi enormi oggetti celesti. Secondo queste nuove teorie, i primi buchi neri non si originarono dalle stelle, ma bensì da ammassi di particelle super-esotiche e superipotetiche, note come gravitini che riuscirono a sopravvivere al caos successivo al Big Bang.

 

I buchi neri supermassici in Universo troppo giovane

Sappiamo che esistono enormi buchi neri nell’universo, appropriatamente chiamati “buchi neri supermassicci” (SMBH), e questi si trovano al centro di quasi tutte le galassie. Ma negli ultimi dieci anni gli astronomi hanno rivelato l’esistenza di buchi neri supermassicci nati all’alba dell’Universo, quando questo non aveva compiuto nemmeno un miliardo di anni.

Questo ha gettato delle ombre su quanto credevamo di sapere di questi corpi celesti supermassicci. Per le nostre conoscenze, i buchi neri si formano a seguito della morte di stelle massicce. E i buchi neri per arrivare allo stato di supergiganti, devono fondersi con altri o consumare quanta più materia possibile. Ma questo richiede un tempo davvero molto lungo.

Le prime stelle, agli albori dell’Universo, si formarono in centinaia di milioni di anni. Ma proprio assieme alla prima generazione di stelle e galassie, esistevano già dei buchi neri supermassicci. Ma come è possibile, dato che non avrebbero avuto il tempo necessario per formarsi attraverso il noto meccanismo di morte stellare?

 

Oltre i confini della fisica: la supersimmetria

Sicuramente c’è qualcosa di atipico che non comprendiamo. Potrebbe darsi che ciò che crediamo di sapere sulla loro formazione sia errato. Oppure, quando l’Universo ebbe inizio, quei buchi neri così grandi si erano già formati, con meccanismi atipici per la nostra comprensione della fisica di questi oggetti misteriosi.

Per cercare di spiegare questo fenomeno, i fisici teorici si sono spinti oltre i confini della fisica tradizionale, con la teoria della supersimmetria. Questa teoria tenta di spiegare alcuni dei meccanismi interni del mondo delle particelle e di prevedere l’esistenza di nuove particelle.

Nella supersimmetria, ogni particella del Modello Standard, ovvero il modello secondo cui riteniamo si comportino le particelle subatomiche, è accoppiata a un partner. Questo secondo un modello fondamentale di simmetria matematica che potrebbe descrivere la natura.

Attraverso complessi meccanismi, questa simmetria viene rotta, facendo si che le particelle partner delle particelle che conosciamo, siano costrette ad avere masse incredibili, così alte da poter apparire solo nelle reazioni a più alta energia dell’universo. Ma finora, non è stata trovata alcuna prova dell’esistenza di queste particelle partner.

 

I gravitini e la formazione degli enormi buchi neri primordiali

Ma, mentre i ricercatori continuano a cercarle, i fisici teorici continuano comunque a creare modelli basati sulla supersimmetria. In uno di questi modelli è stata considerata l’esistenza di una particella particella nota come gravitino. Si tratterebbe della particella partner supersimmetrica del gravitone, che a sua volta è l’ipotetica particella che trasporta la forza di gravità. Alcuni modelli sui gravitini, grazie alle loro particolari proprietà, sembrano essere estremamente adatti per spiegare la formazione di buchi neri.

L’Universo ai suoi albori, prima che apparissero le prime stelle e le galassie, era dominato dalle radiazioni: luce ad alta energia inondava il cosmo, dominando la materia. In questo momento caotico, dominato dalle radiazioni, un buco nero sarebbe dovuto nascere e accrescersi molto velocemente, altrimenti sarebbero scomparsi, evaporano attraverso un processo quantistico noto come radiazione di Hawking, prima ancora di aver avuto la possibilità di crescere fino ad arrivare alla loro supermassività.

Ma se in questo caos primordiale di energie immense, inseriamo i modelli basati sul gravitino, forse potrebbe esserci una chance per i buchi neri di crescere e arrivare ad essere degli enormi oggetti celesti. L’Universo primordiale ad alta energia avrebbe potuto avere le giuste condizioni per popolarsi di gravitini. A causa delle loro proprietà uniche (in particolare, la loro capacità di attrarsi gravitazionalmente a vicenda in modo molto rapido, i gravitini potrebbero infatti formare rapidamente buchi neri microscopici.

Col passare del tempo nell’universo primordiale, i buchi neri potrebbero essere diventati abbastanza grandi da potersi nutrire della radiazione circostante, prima di soccombere a causa dell’evaporazione di Hawking.

 

I gravitini potrebbero spiegare molte cose, ora non rimane che dimostrare la loro esistenza

In questo scenario, una volta calmato il caos dell’Universo dopo il Big Bang ed eliminata la radiazione, questi buchi neri di gravitini, potrebbero essere stati abbastanza grandi da continuare a raccogliere materia attraverso normali processi astrofisici, fornendo i semi per i primi buchi neri supermassicci.

Questa è solo una teoria, basata su particelle al momento solo ipotetiche, in un nuovo modello fisico del tutto ipotetico, ma è davvero affascinante ed i fisici teorici sono continuamente al lavoro per cercare di dimostrare l’esistenza delle particelle simmetriche.

Foto di Gerd Altmann da Pixabay