Stephen Hawking by Dal Big Bang ai buchi neri

autore:Dal Big Bang ai buchi neri [neri, Dal Big Bang ai buchi]
La lingua: ita
Format: epub
pubblicato: 2012-04-04T12:53:05+00:00

Nel 1967, però, lo studio dei buchi neri fu rivoluzionato da Werner Israel, uno scienziato canadese (che, nato a Berlino, era stato allevato in Sudafrica e aveva preso la laurea in Irlanda). Israel mostrò che, secondo la relatività generale, i buchi neri non rotanti dovrebbero essere molto semplici, perfettamente sferici e le loro dimensioni dovrebbero dipendere solo dalla loro massa, tanto che due buchi neri non rotanti con la stessa massa sarebbero identici. Essi potrebbero essere descritti in effetti da una particolare soluzione delle equazioni di Einstein che era stata nota sin dal 1917, essendo stata trovata da Karl Schwarzschild poco tempo dopo la scoperta della relatività generale. Dapprima molte persone, fra cui lo stesso Israel, sostennero che, dato che i buchi neri dovevano essere perfettamente sferici, un buco nero poteva formarsi solo dal collasso di un oggetto perfettamente sferico. Poiché nessuna stella sarebbe mai perfettamente sferica, qualsiasi stella reale potrebbe contrarsi solo a formare una singolarità nuda.

Ci fu però un'interpretazione diversa del risultato di Israel, propugnata in particolare da Roger Penrose e da John Wheeler. Essi sostennero che, in conseguenza dei rapidi movimenti associati al collasso di una stella, le onde gravitazionali da essa emesse tenderebbero a conferirle una forma sempre più sferica e che, una volta che essa si fosse stabilizzata nello stato stazionario, sarebbe esattamente sferica. Secondo quest'opinione qualsiasi stella non rotante, per quanto complicate potessero essere la sua forma e la sua struttura interna, diventerebbero infine, dopo il collasso gravitazionale, un buco nero perfettamente sferico, le cui dimensioni dipenderebbero solo dalla sua massa. Altri calcoli corroborarono quest'opinione che fu ben presto adottata universalmente.

Il risultato di Israel concerneva il caso di buchi neri formati esclusivamente da corpi non rotanti. Nel 1963 il neozelandese Roy Kerr trovò un insieme di soluzioni delle equazioni della relatività generale che descrivevano buchi neri rotanti. Questi buchi neri «di Kerr» ruotano a una velocità costante, e le loro dimensioni e forma dipendono solo dalla loro massa e velocità di rotazione. Se la rotazione è zero, il buco nero è perfettamente sferico e la soluzione è identica a quella di Schwarzschild. Se la rotazione è diversa da zero, il buco nero presenta un rigonfiamento equatoriale (proprio come la Terra e il Sole in conseguenza della loro rotazione), e quanto più veloce è la sua rotazione tanto più pronunciato è il suo rigonfiamento. Così, per estendere il risultato di Israel a comprendere i corpi rotanti, si congetturò che qualsiasi corpo rotante che si fosse contratto a formare un buco nero si sarebbe infine stabilizzato in uno stato stazionario descritto dalla soluzione di Kerr.

Nel 1970 un mio collega e allievo a Cambridge, Brandon Carter, fece il primo passo verso la dimostrazione di questa congettura. Egli mostrò che, purché un buco nero stazionario rotante avesse avuto un asse di simmetria, come per esempio una trottola, le sue dimensioni e la sua forma sarebbero dipese solo dalla sua massa e dalla sua velocità di rotazione. Poi, nel 1971, io dimostrai che qualsiasi corpo nero stazionario rotante avrebbe posseduto in effetti un tale asse di simmetria.

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