La radiazione di Hawking: i buchi neri stanno scomparendo?

                           Benvenuti e benvenute in un nuovo post di AstroNEWs!

Sono Leonardo ed oggi vorrei parlarvi della radiazione di Hawking.

I buchi neri sono sempre stati un argomento centrale nel blog e dell'intera comunità scientifica. Questo grazie al loro fascino nell'avere dinamiche del tutto differenti da qualsiasi altra cosa. AstroNEWs ci ha dedicato anche una serie (serie buchi neri), ma le novità non finiscono mai ed oggi sono qua per aggiornarvi su un aspetto nuovo di cui non abbiamo mai parlato: la radiazione di Hawking: ovvero l'unica arma che li può annientare. Ma partiamo per gradi.

Noi sappiamo che sono formati da una singolarità: ovvero il punto centrale in cui le nostre leggi della fisica non sono compatibili e con una gravità e una curvatura infinita. 

La singolarità è circondata da una sfera immaginaria perfetta chiamata "sfera di Schwarzschild". La superficie di questa sfera è chiamata "orizzonte degli eventi" ed è il cosiddetto punto di non ritorno. Questa linea separa un mondo a noi familiare da zona di cui non sappiamo nulla. Dentro alla "sfera di Schwarzschild" si concentra tutta la materia che ha inghiottito il buco nero. 

Questa è la descrizione secondo la teoria della relatività di Einstein, quella che tutti conosciamo, quella che descrive le dinamiche dell' "infinitamente grande". C'è un altro punto di vista, però: quello della fisica quantistica, che studia l' "infinitamente piccolo".

Nel 1974, Stephen Hawking, dimostrò che i buchi neri emettono una radiazione, chiamata
appunto "Radiazione di Hawking". Infatti, secondo la meccanica quantistica il vuoto non è completamente vuoto: da esso si possono creare delle coppie di particelle virtuali di carica elettrica opposta, come elettrone e positrone (ne abbiamo parlato nel post: "Big Bang: quark, leptoni ed antimateria"). Queste particelle si creano e si annullano a vicenda in un tempo microscopico, ma se ne creano così tante che in realtà il vuoto ne è pieno. 

Ecco, supponiamo che si creino due particelle virtuali: una all'interno la sfera di Schwarzschild
ed un'altra all'esterno. Quella dentro non avrebbe scampo e verrebbe inghiottita dal buco nero e l'altra sarebbe in grado di fuggire via. Il risultato è l'apparizione di una particella che non è più virtuale, ma reale e per diventare ciò ha bisogno di energia. Questa energia da dove la prende? 

L'unica possibilità è che la prenda dal buco nero. Quindi piano piano i buchi neri perdono lentamente energia e di conseguenza massa e dopo aver esaurito tutto si dissolvono. 

Un buco nero stellare impiega ad "evaporare" dai 10^67 anni ai 2,1 x 10^70 anni, che sono tempi enormi, maggiori della stessa età dell' universo. L'attenzione degli astrofisici è perciò interessata ad altri tipi di buchi neri: quelli molto vecchi, le cui formazioni risalgono a pochi anni dopo il Big Bang. Infatti quest'ultimi impiegano "solamente" 2,6 miliardi di anni per dissolversi ed è relativamente poco rispetto ai 13,8 dell'universo. La morte dei buchi  neri primordiali è potenzialmente osservabile. Fino ad ora sappiamo solo  che possiamo osservare una possibile morte tramite le onde gravitazionali dei buchi neri.

Ricordo sempre che per domande dubbi o consigli io ci sono sempre nei commenti.

Al prossimo post da Leonardo👋👋👋!!!