L’Universo sta decadendo molto più velocemente di quanto si pensasse. Lo dimostrano i calcoli di tre scienziati olandesi sulla cosiddetta radiazione di Hawking. Gli esperti calcolano che gli ultimi resti stellari impieghino circa 10⁷⁸ anni per morire. Un tempo molto più breve dei 101100 anni precedentemente ipotizzati. I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati sul Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. La ricerca condotta dall’esperto di buchi neri Heino Falcke, dal fisico quantistico Michael Wondrak e dal matematico Walter van Suijlekom (tutti della Radboud University di Nimega, Paesi Bassi) è il seguito di un articolo del 2023 dello stesso trio.
In quell’articolo, hanno dimostrato che non solo i buchi neri, ma anche altri oggetti come le stelle di neutroni, possono “evaporare” attraverso un processo simile alla radiazione di Hawking. Dopo quella pubblicazione, i ricercatori hanno ricevuto numerose domande, sia all’interno che all’esterno della comunità scientifica, sulla durata del processo. Ora hanno risposto a questa domanda nel nuovo articolo.
Fine ultima
I ricercatori hanno calcolato che la fine dell’Universo avverrà tra circa 1078 anni, se si considera solo la radiazione di tipo Hawking. Questo è il tempo necessario alle nane bianche, i corpi celesti più persistenti, per decadere attraverso la radiazione di tipo Hawking.
Studi precedenti, che non tenevano conto di questo effetto, stimavano la durata di vita delle nane bianche in 101100 anni. L’autore principale Heino Falcke ha affermato: “quindi la fine ultima dell’Universo arriverà molto prima del previsto, ma fortunatamente richiederà comunque un tempo molto lungo”.
I ricercatori hanno eseguito i calcoli con estrema serietà. La base è una reinterpretazione della radiazione di Hawking. Nel 1975, il fisico Stephen Hawking ipotizzò che, contrariamente alla teoria della relatività, particelle e radiazioni potessero fuoriuscire da un buco nero. Ai margini di un buco nero possono formarsi due particelle temporanee e, prima che si fondano, una viene risucchiata dal buco nero e l’altra fuoriesce.
Una delle conseguenze di questa cosiddetta radiazione di Hawking è che un buco nero decade molto lentamente in particelle e radiazione. Questo contraddice la teoria della relatività di Albert Einstein, secondo la quale i buchi neri possono solo crescere.
Una stella di neutroni lenta come un buco nero
I ricercatori hanno calcolato che il processo di radiazione di Hawking si applica teoricamente anche ad altri oggetti con un campo gravitazionale. I calcoli hanno inoltre dimostrato che il tempo di evaporazione di un oggetto dipende solo dalla sua densità.
Con sorpresa dei ricercatori, le stelle di neutroni e i buchi neri stellari impiegano lo stesso tempo per decadere: 1067 anni. Questo era inaspettato perché i buchi neri hanno un campo gravitazionale più forte, che dovrebbe farli evaporare più velocemente.
“Ma i buchi neri non hanno superficie”, afferma il coautore e ricercatore post-dottorato Michael Wondrak, “Riassorbono parte della propria radiazione, inibendo il processo”.
Uomo e Luna: 1090 anni
Dato che i ricercatori erano già al lavoro, hanno anche calcolato quanto tempo impiegano la Luna e un essere umano a evaporare tramite radiazione simile a quella di Hawking. Sono 1090 anni. Naturalmente, i ricercatori osservano sottilmente che ci sono altri processi che potrebbero causare una scomparsa più rapida di quella degli esseri umani e della Luna rispetto a quanto calcolato.
Il coautore Walter van Suijlekom, professore di matematica alla Radboud University, aggiunge che la ricerca è un’entusiasmante collaborazione tra diverse discipline e che la combinazione di astrofisica, fisica quantistica e matematica porta a nuove intuizioni. “Ponendo questo tipo di domande e analizzando casi estremi, vogliamo comprendere meglio la teoria e forse un giorno sveleremo il mistero della radiazione di Hawking”.