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Le onde gravitazionali possono attraversare un buco nero?

by Adriana Carelli
Buco nero

Cos’è un’

L’onda gravitazionale è una perturbazione dello spaziotempo che si propaga con carattere ondulatorio.

Cos’è un

In un buco nero è un corpo celeste con un campo gravitazionale così intenso da non lasciare sfuggire né la materia, né la radiazione elettromagnetica, ovvero, da un punto di vista relativistico, una regione dello spaziotempo con una curvatura sufficientemente grande che nulla dal suo interno può uscirne, nemmeno la luce, essendo la velocità di fuga superiore a c.

Risposta

La risposta è: No

Le onde gravitazionali non possono attraversare un buco nero.

Un’onda gravitazionale segue un percorso nello spazio-tempo chiamato geodetico nullo. Questo è lo stesso percorso che verrebbe seguito da un raggio di luce che viaggia nella stessa direzione e le onde gravitazionali sono influenzate da buchi neri nello stesso modo in cui lo sono i raggi di luce. Le onde gravitazionali possono essere rifratte dalle lenti gravitazionali proprio come le onde luminose. E proprio come le onde luminose, se un’onda gravitazionale attraversa l’orizzonte degli eventi che circonda un buco nero, è poi costretta a essere risucchiata verso l’interno, verso il buco nero e non potrà mai sfuggire.
C’è però da notare una cosa: quando parliamo di un’onda gravitazionale intendiamo generalmente un’increspatura nello spaziotempo che è relativamente piccola. In particolare, è abbastanza piccola che l’energia dell’onda gravitazionale non influisce in modo significativo sulla curvatura dello spaziotempo. Quindi quando calcoliamo la traiettoria di un’onda gravitazionale vicino a un buco nero prendiamo la geometria del buco nero come fissa, cioè non influenzata dall’onda, e calcoliamo la traiettoria dell’onda in questo sfondo fisso.
Questo è esattamente lo stesso approccio che usiamo per calcolare le traiettorie dei raggi luminosi. Poiché i raggi di luce trasportano energia e quantità di moto allora, almeno in linea di principio, hanno i loro campi gravitazionali. Ma sia i raggi di luce che le onde gravitazionali che possiamo trovare nell’universo, hanno un’energia è troppo piccola per dare un contributo significativo alla curvatura dello spazio-tempo.

Le onde gravitazionali esistono in un regime chiamato gravità linearizzata in cui obbediscono a un’equazione delle onde che è sostanzialmente simile all’equazione delle onde che a cui obbedisce la luce . Se aumentiamo l’energia così tanto in maniera che la gravità diventi non lineare (come nel caso dei buchi neri), allora le oscillazioni nella curvatura dello spaziotempo non obbediscono più a un’equazione d’onda e devono essere descritte dalle equazioni complete di Einstein.

Quindi le onde gravitazionali hanno lo stesso comportamento delle onde luminose pertanto vengono risucchiate dal buco nero e non possono più sfuggire.

Riferimenti

https://it.wikipedia.org/wiki/Onda_gravitazionale

https://it.wikipedia.org/wiki/Buco_nero

https://it.wikipedia.org/wiki/Approssimazione_per_i_campi_gravitazionali_deboli

Immagine di copertina

Di Event Horizon Telescope – https://www.eso.org/public/images/eso1907a/; JPG saved from full size TIFF and converted with maximum quality level 12 in Photoshop 2019., CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=77916527

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