In questo articolo si parla di come i buchi implodono a buchi bianchi e "Un buco bianco è l'immagine rovesciata del tempo di un buco nero:" tuttavia il processo che consente questo fenomeno è la coniugazione di fase l'unico meccanismo noto che produce un'inversione di tempo ... Infatti anche Larson ha spiegato di come lo spazio/tempo sia un coniugato con il tempo/spazio. Il punto di svolta è che non è possibile separare il punto centrale di singolarità(il termine buco nero è superato) e i concetti di compressione ed espansione cosi come il procedere avanti e indietro nel tempo. Yin/Yang, un altro pezzo e ci siamo.....
La gravità quantistica del loop - una teoria che estende la relatività generale attraverso la quantizzazione dello spaziotempo - predice che i buchi neri si evolvano in buchi bianchi.
F. Vidotto / Università dei Paesi Baschi
I buchi neri sono entità notevoli. Da un lato, sono diventati oggetti astrofisici familiari che sono stati osservati in gran numero e in molti modi: abbiamo prove di buchi di massa stellare che danzano intorno con una stella compagna, di giganteschi fori al centro delle galassie che si muovono a spirale dischi di materia e coppie di buchi neri che si fondono in uno spruzzo di onde gravitazionali. Tutto ciò è ben rappresentato dalla teoria centenaria della relatività generale di Einstein. Tuttavia, d'altra parte, i buchi neri rimangono molto misteriosi. Vediamo la materia cadere dentro di loro, ma siamo all'oscuro di ciò che accade a questa materia quando raggiunge il centro della buca.
Abhay Ashtekar e Javier Olmedo della Pennsylvania State University di University Park e Parampreet Singh della Louisiana State University, Baton Rouge, hanno fatto un passo avanti nel rispondere a questa domanda [ 1]. Hanno dimostrato che la gravità quantistica del loop - una teoria candidata per fornire una descrizione quantomeccanica della gravità - predice che lo spaziotempo continua attraverso il centro del buco in una nuova regione che esiste in futuro e ha la geometria dell'interno di un bianco buco. Un buco bianco è l'immagine rovesciata nel tempo di un buco nero: in essa la materia può muoversi solo verso l'esterno. Il passaggio "attraverso il centro" in una regione futura è controintuitivo; è possibile grazie alla forte distorsione della geometria dello spaziotempo all'interno del foro consentita dalla relatività generale. Questo risultato supporta un'ipotesi sotto inchiesta da parte di numerosi gruppi di ricerca: il futuro di tutti i buchi neri potrebbe essere quello di convertirsi in un vero buco bianco, da cui la materia che è caduta dentro può rimbalzare. Però, le teorie esistenti non sono state in grado di mostrare pienamente il modo in cui questo rimbalzo può accadere. Quel ciclo di gravità quantistica riesce a farlo è un'indicazione che questa teoria è maturata abbastanza per affrontare situazioni del mondo reale.
Il motivo per cui siamo all'oscuro degli aspetti della fisica dei buchi neri è che i fenomeni quantistici dominano al centro e nel futuro di questi oggetti. La relatività generale classica predice che un buco nero vive per sempre e che il suo centro è una "singolarità" dove lo spazio e il tempo finiscono. Queste previsioni non sono realistiche perché ignorano gli effetti quantistici. Per affrontare questi effetti abbiamo bisogno di una teoria quantistica della gravità. Non abbiamo ancora un consenso su tale teoria, ma abbiamo candidati, alcuni dei quali stanno raggiungendo il punto di consentire calcoli effettivi sul comportamento quantistico dei buchi neri. La gravità quantistica del ciclo, che ha una struttura concettuale pulita e una formulazione matematica ben definita basata sulla rappresentazione del tessuto dello spazio come una rete di spin che si evolve nel tempo, è una di queste teorie.
Negli ultimi anni, un certo numero di gruppi di ricerca hanno applicato la teoria del loop per esplorare l'evoluzione dei buchi neri. Questi sforzi stanno creando un'immagine convincente basata su uno scenario di transizione da buco nero a bianco (Figura 1 ), che può essere riassunto come segue [ 2 ]. Al centro del buco nero, lo spazio e il tempo non finiscono in una singolarità, ma continuano attraverso una breve regione di transizione in cui le equazioni di Einstein vengono violate dagli effetti quantici. Da questa regione, lo spazio e il tempo emergono con la struttura di un interno di un buco bianco, una possibilità suggerita negli anni '30 dal fisico John Lighton Synge [ 3]. Mentre il centro della buca si evolve, la sua superficie esterna, o "orizzonte", si restringe lentamente a causa dell'emissione di radiazioni - un fenomeno descritto per la prima volta da Stephen Hawking. Questo restringimento continua fino a quando l'orizzonte raggiunge la dimensione di Planck (la scala caratteristica della gravità quantistica) o prima [ 4 , 5], a quel punto avviene una transizione quantica ("tunneling quantistico") all'orizzonte, trasformandola nell'orizzonte di un buco bianco (Fig. 2 ). Grazie alla peculiare geometria relativistica distorta, l'interno del buco bianco nato al centro si unisce all'orizzonte bianco, completando la formazione del buco bianco.
Università C. Rovelli / Aix-Marsiglia; adattato da APS / Alan Stonebraker
In senso lato, il fenomeno completo è analogo al rimbalzo di una palla. Una palla cade a terra, rimbalza e poi si alza. Il movimento verso l'alto dopo il rimbalzo è la versione a tempo inverso della palla che cade. Allo stesso modo, un buco nero "rimbalza" ed emerge come la sua versione rovesciata, un buco bianco. La materia crollante non scompare al centro: rimbalza attraverso il buco bianco. Energia e informazioni che cadono nel buco nero emergono dal buco bianco. La configurazione in cui la compressione è massima, che separa il buco nero dal buco bianco, è chiamata "stella di Planck". A causa dell'enorme distorsione temporale consentita dalla relatività, il tempo per il processo può essere breve (microsecondi) quando misurato dall'interno del foro ma lungo (miliardi di anni) misurato dall'esterno.
Questa è un'immagine convincente perché rimuove la singolarità al centro del buco nero e risolve il paradosso dell'apparente scomparsa di energia e informazione in un buco nero. Fino ad ora, l'immagine del buco nero-bianco non era derivata da una teoria quantistica della gravità reale; è stato solo congetturato e implementato con modifiche ad hoc alle equazioni di relatività generale di Einstein. Ashtekar, Olmedo e Singh hanno dimostrato che un ingrediente cruciale di questo scenario, la transizione al centro, deriva da una vera teoria della gravità quantistica, cioè la teoria del ciclo. Il risultato è stato ottenuto attraverso un'approssimazione delle equazioni di quantum-gravity a ciclo completo [ 5 ], simile a quella impiegata in precedenti lavori volti a risolvere la singolarità del big bang [ 6 ]].
È importante notare che il modello di Ashtekar-Olmedo-Singh riguarda solo la transizione al centro della buca. Per completare l'immagine, abbiamo anche bisogno del calcolo del tunneling all'orizzonte [ 7 ]. Sono stati fatti passi preliminari in questa direzione, ma il problema è aperto. La sua soluzione porterebbe ad una completa comprensione della fisica quantistica dei buchi neri.
Non è inverosimile che osservazioni empiriche possano supportare questo scenario. I modelli suggeriscono che diversi fenomeni astrofisici osservati potrebbero essere correlati alla transizione da nero a bianco [ 8 ]. Tra questi ci sono le raffiche radio veloci (FRB) e alcuni raggi cosmici ad alta energia. Entrambi potrebbero essere prodotti dalla materia e dai fotoni intrappolati nei buchi neri prodotti nell'Universo primitivo e liberati dalla transizione tra il nero e il bianco. Per il momento, tuttavia, i dati astrofisici sono insufficienti per determinare se le proprietà statistiche degli FRB osservati e dei raggi cosmici confermano questa ipotesi [ 8]. Un'altra possibilità interessante è che i piccoli fori prodotti dalla transizione tra il buco nero e il bianco potrebbero essere stabili: nel qual caso, questi "resti" potrebbero essere un componente della materia oscura [ 9 ].
Stiamo solo iniziando a capire la fisica quantistica dei buchi neri, ma in questo campo ancora speculativo, il risultato Ashtekar-Olmedo-Singh ci dà un gradito punto fisso: la gravità del ciclo prevede che l'interno di un buco nero continui in un buco bianco. L'importanza di qualsiasi progresso in questo campo va oltre la comprensione dei buchi neri. Il centro di un buco nero è dove la nostra attuale teoria dello spazio-tempo, come fornita dalla relatività generale di Einstein, fallisce. Comprendere la fisica di questa regione significherebbe comprendere lo spazio quantico e il tempo quantico.
Riferimenti
- A. Ashtekar, J. Olmedo e P. Singh, "Trasfigurazione quantistica dei buchi neri di Kruskal", Phys. Rev. Lett. 121 , 241301 (2018) ; "Estensione quantistica dello spazio-tempo di Kruskal", Phys. Rev. D 98 , 126003 (2018) .
- E. Bianchi, M. Christodoulou, F. D'Ambrosio, HM Haggard e C. Rovelli, "Buche bianche come resti: uno scenario sorprendente per la fine di un buco nero", Class. Quant. Grav. 35 , 225003 (2018) .
- JL Synge, "Il campo gravitazionale di una particella", Proc. Roy. Acad irlandese. A 53 , 83 (1950).
- C. Rovelli e F. Vidotto, "stelle di Planck", int. J. Mod. Phys. D 23 , 1442026 (2014) .
- L. Modesto, "Interno del buco nero dal circuito di gravità quantistica", Adv. Fisica delle alte energie. 2008 , 459290 (2008) .
- I. Agullo e P. Singh, "Loop quantum cosmology: una breve rassegna", Loop Quantum Gravity , 100 Years of General Relativity Vol. 4, a cura di A. Ashtekar e J. Pullin (World Scientific, Singapore, 2017) [ Amazon ] [ WorldCat ].
- H. Haggard e C. Rovelli, "Fuochi d'artificio a buco nero: gli effetti di gravità quantistica al di fuori dell'orizzonte scintillano in nero al tunneling del buco bianco", Phys. Rev. D 92 , 104020 (2015) .
- A. Barrau, B. Bolliet, F. Vidotto e C. Weimer, "Fenomenologia del rimbalzo dei buchi neri nella gravità quantistica: Uno sguardo più attento", J. Cosmol. Astropart. Phys. 2016 , 022 (2016) ; A. Barrau, K. Martineau e F. Moulin, "Rapporto sullo stato della fenomenologia dei buchi neri nella gravità quantistica del ciclo: Evaporazione, tunneling verso buchi bianchi, materia oscura e onde gravitazionali", Universo 4 , 102 (2018) .
- C. Rovelli e F. Vidotto, "Piccola stabilità del buco nero / bianco e materia oscura", Universo 4 , 127 (2018) .
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