Le stelle brillano perché al loro interno gli atomi si fondono, rilasciando enormi quantità di energia. Quando una stella molto massiccia esaurisce il suo combustibile nucleare, la pressione della radiazione non riesce più a fornire una forza contraria sufficiente per bilanciare la gravità. A questo punto, l’astro collassa sotto il suo stesso peso fino a quando non rimane che un singolo punto infinitesimale noto come singolarità. Sebbene la formazione di un buco nero appaia un’ipotesi plausibile, questi misteriosi oggetti cosmici continuano a rappresentare una sfida enorme per la scienza moderna. Risulta infatti incredibilmente complesso spiegare come 10 miliardi di masse del Sole possano concentrarsi in un singolo minuscolo punto nello Spazio. L’idea secondo cui lo spaziotempo possa curvarsi all’infinito in quella specifica singolarità fa crollare le leggi della fisica attualmente conosciute, rendendo impossibile prevedere cosa accada oltre l’orizzonte degli eventi, dove tutto scompare.
Il mistero dell’energia oscura e la nascita delle gravastar
Di fronte a questi enigmi matematici e fisici sorge una possibilità affascinante. I buchi neri potrebbero in realtà essere oggetti completamente diversi, come stelle ultra compatte che non possono essere viste a causa della loro intensa gravità. Questi corpi celesti ipotetici prendono il nome di gravastar. Oltre alla materia ordinaria presente nei loro strati esterni, le gravastar sarebbero piene di energia oscura, la quale esercita una pressione verso l’esterno e stabilizza la loro massa, che altrimenti tenderebbe inesorabilmente a collassare. Per i fisici le gravastar risultano molto più facili da accettare rispetto ai buchi neri tradizionali, poiché non possiedono una singolarità matematica né un orizzonte degli eventi, pur rimanendo quasi altrettanto massicce e compatte. Tuttavia, per ben 25 anni è rimasto del tutto oscuro come tali gravastar potessero formarsi nella pratica durante il collasso della materia ordinaria.
Un universo in miniatura per fermare il collasso
I fisici teorici Daniel Jampolski e il professor Luciano Rezzolla hanno presentato per la prima volta una soluzione dinamica alle equazioni di campo della relatività generale di Albert Einstein. Questa soluzione descrive il collasso di una stella che potrebbe portare alla formazione di una gravastar. I calcoli hanno dimostrato che il collasso stellare potrebbe innescare la creazione di un mini universo all’interno della materia in collasso, un evento per nulla diverso dal Big Bang da cui è emerso il nostro stesso universo. Proprio come l’universo in cui viviamo, la sua espansione è guidata dall’energia oscura. L’espansione del nuovo universo contrasta le forze gravitazionali e ferma il collasso della stella prima che possa formarsi un buco nero. Durante questo processo estremo si stabilisce un delicato equilibrio tra il mini universo in espansione e la materia in collasso. Questo perfetto bilanciamento è esattamente ciò che porta a una gravastar stabile nel tempo.
Spazio per la nuova fisica e le alternative ai buchi neri
Daniel Jampolski, che ha scoperto questa incredibile soluzione nella sua tesi di laurea magistrale supervisionata da Luciano Rezzolla, spiega chiaramente il meccanismo in atto: “Il Big Bang dell’universo emergente può dispiegarsi una volta che la stella è già collassata quasi fino al punto di diventare un buco nero“. Il comportamento ancora irrisolto della materia estremamente compressa lascia la porta aperta a prospettive inedite, e il ricercatore prosegue affermando: “È più facile immaginare che il Big Bang si verifichi solo in una fase molto avanzata, quando la materia è già stata compressa a un grado estremo, dando così origine a nuovi effetti“.
A fargli eco c’è lo stesso Luciano Rezzolla, professore di astrofisica teorica alla Goethe University di Francoforte. Lo scienziato aggiunge un’importante riflessione sul metodo scientifico e sulla ricerca in campo astronomico: “Cercare alternative ai buchi neri non dovrebbe suggerire uno scetticismo verso i buchi neri, che rappresentano ancora la soluzione più naturale e semplice al destino del collasso gravitazionale. Tuttavia, come scienziati in generale, e come fisici teorici in particolare, è essenziale mantenere un approccio imparziale verso ciò che non sappiamo e quindi esplorare sia la saggezza accettata sia le interpretazioni più esotiche. La storia ci insegna che non è insolito che queste ultime diventino le prime“.