L’idea che l’universo sia isotropo e omogeneo, priva di direzioni preferenziali, è un principio fondamentale dell’astronomia. Tuttavia, un nuovo studio suggerisce che la fusione dei buchi neri potrebbe rivelare asimmetrie nascoste che mettono in discussione questa convinzione. Gli scienziati hanno analizzato le onde gravitazionali generate da queste collisioni cosmiche e hanno scoperto che potrebbero essere influenzate da una sorta di “curvatura gravitazionale”, in modo simile ai celebri tiri ad effetto di David Beckham nel calcio.
L’ipotesi dell’asimmetria nelle fusioni di buchi neri
Quando due buchi neri collidono e si fondono, emettono intense increspature nello spaziotempo, conosciute come onde gravitazionali. Secondo la teoria della relatività generale di Albert Einstein, queste onde non dovrebbero mostrare una preferenza direzionale. In altre parole, la loro polarizzazione — ovvero la direzione in cui “ruotano” mentre si propagano — dovrebbe essere distribuita in modo simmetrico, senza prediligere un senso di rotazione rispetto all’altro.
Tuttavia, il nuovo studio ha esaminato 47 fusioni di buchi neri osservate dagli interferometri LIGO e Virgo e ha rilevato che alcune di esse mostrano una rottura della simmetria speculare, indicando che potrebbe esistere un’asimmetria intrinseca nell’universo.
Questa scoperta è particolarmente interessante perché potrebbe suggerire che il Principio Cosmologico, pilastro dell’astrofisica moderna, potrebbe essere messo in discussione. Se le onde gravitazionali mostrano una direzione preferenziale, significa che l’universo non è perfettamente simmetrico, un’idea con profonde implicazioni per la nostra comprensione del cosmo.
Le equazioni di Einstein e il concetto di polarizzazione
Le equazioni di Einstein descrivono la gravità come una curvatura dello spaziotempo causata dalla presenza di massa ed energia. Secondo queste equazioni, ogni sorgente gravitazionale può avere due polarizzazioni possibili: destrorsa e sinistrorsa.
In un universo completamente simmetrico, queste due polarizzazioni dovrebbero essere presenti in proporzioni uguali. Tuttavia, i risultati della ricerca suggeriscono che non è sempre così. Se vi fosse una predominanza di una delle due polarizzazioni, questo implicherebbe che l’universo ha una sorta di preferenza direzionale, proprio come nel calcio, dove i giocatori tendono a calciare più spesso con una determinata tecnica.
L’analogia con il calcio: curvare come Beckham
Per comprendere meglio il fenomeno, gli scienziati hanno usato un’analogia calcistica. David Beckham, noto per i suoi calci di punizione ad effetto, imprimendo una rotazione alla palla con l’interno del piede, la faceva curvare in senso antiorario. Altri giocatori, come Luka Modrić o il giovane talento Lamine Yamal, sono capaci di imprimere una rotazione opposta con l’esterno del piede.
Nel calcio, però, esiste una direzione preferenziale: la maggior parte dei giocatori utilizza l’interno del piede, creando un’asimmetria naturale nel gioco. Se un fenomeno simile fosse osservato nelle onde gravitazionali, ciò significherebbe che la simmetria speculare dell’universo è violata, proprio come accade nel calcio.
Le onde gravitazionali e la loro origine
Le onde gravitazionali sono state previste da Einstein nel 1915, ma si pensava che fossero troppo deboli per essere rilevate. Solo nel 2015, grazie agli avanzati strumenti di LIGO e Virgo, è stato possibile osservare direttamente le increspature dello spaziotempo causate da eventi cosmici estremi, come la fusione di buchi neri o stelle di neutroni.
Le onde gravitazionali si comportano in modo simile alla radiazione elettromagnetica, come la luce. Anch’esse possiedono proprietà come lunghezza d’onda, frequenza e polarizzazione. È proprio quest’ultima caratteristica a essere al centro della nuova ricerca: se esistesse un’asimmetria nelle polarizzazioni, significherebbe che il Principio Cosmologico potrebbe non essere del tutto corretto.
L’evento GW200129 e la rottura della simmetria speculare
Uno degli eventi più significativi osservati dallo studio è stato il segnale GW200129, una fusione di buchi neri che ha mostrato una forte asimmetria nella polarizzazione delle onde gravitazionali. Questo evento è stato da tempo considerato insolito a causa della sua orbita precessante, ossia il suo piano orbitale cambia nel tempo in modo complesso.
I ricercatori hanno scoperto che circa l’82% delle fusioni di buchi neri osservate potrebbero mostrare segni di rottura della simmetria speculare, sebbene i dati non siano ancora sufficientemente precisi per confermare questa ipotesi con certezza.
Implicazioni per la fisica moderna
Se queste osservazioni saranno confermate da ulteriori studi, potrebbero avere un impatto significativo su diversi settori della fisica, inclusa la ricerca sulla gravità quantistica. Attualmente, la relatività generale descrive il comportamento della gravità su larga scala, mentre la meccanica quantistica spiega il comportamento delle particelle subatomiche. Tuttavia, le due teorie non si combinano tra loro in modo naturale.
Uno degli obiettivi della fisica moderna è trovare una teoria unificata della gravità quantistica, e le asimmetrie osservate nelle onde gravitazionali potrebbero fornire indizi cruciali in questa direzione. Inoltre, questi risultati potrebbero aiutare a spiegare il mistero della tensione di Hubble, ovvero la discrepanza nelle misure della velocità di espansione dell’universo.
Verso nuove scoperte cosmiche
Gli scienziati continueranno ad analizzare i dati di LIGO e Virgo per verificare se altre fusioni di buchi neri mostrano segni di asimmetria speculare. Se si scoprirà che l’universo possiede una direzione preferenziale, ciò potrebbe portare a una rivoluzione nella cosmologia, cambiando il nostro modo di vedere il cosmo e la sua evoluzione.
L’arbitro della partita cosmica non ha ancora fischiato la fine, e il Principio Cosmologico potrebbe essere in vantaggio 1-0, ma il secondo tempo è appena iniziato.
