Studi recenti suggeriscono che il nostro Sole possa ospitare un buco nero nel suo nucleo, potenzialmente in grado di spiegare misteriose emissioni di raggi gamma e altre anomalie solari che da lungo tempo hanno lasciato perplessi gli scienziati. Il cuore della nostra stella, fonte della vita, potrebbe essere effettivamente alimentato da uno degli oggetti più estremi dell’universo?

Buchi neri nel nucleo
Nel corso dei decenni successivi alla loro conferma incontrovertibile — nel passaggio dalla teoria al fatto — i buchi neri sono stati caratterizzati in molti modi. Tuttavia, tra le loro descrizioni meno note vi è quella che li identifica come gli oggetti più luminosi dell’universo conosciuto, noti come quasar, e come le sorgenti delle più elevate emissioni di materia ed energia — apparentemente in netto contrasto con la loro principale caratteristica di essere “neri” e di costituire una regione di non ritorno. Essi sono stati inoltre recentemente descritti come potenziali sorgenti di energia favorevoli alla vita [Paradise for Life by the AGN Light ] e come veri e propri motori della creazione (1). In apparenti tentativi di attirare l’attenzione, sono più comunemente rappresentati come sistemi voraci e divoratori che producono esclusivamente caos e distruzione; sebbene ciò possa risultare efficace per titoli sensazionalistici, non costituisce una caratterizzazione accurata dei buchi neri e ha ampiamente fuorviato sia la comunità scientifica sia il pubblico non tecnico.

Ciò che oggi sappiamo, spesso attraverso l’osservazione diretta dei sistemi dinamici che si formano attorno ai buchi neri, è che essi sono effettivamente sistemi estremamente energetici, ma che generano anche elevati livelli di coerenza e di ordine e risultano fondamentali per la formazione e lo sviluppo della materia organizzata. Questo è ormai ben noto per le galassie, ma il concetto sta iniziando ad estendersi anche ad altri sistemi di materia organizzata: come le stelle (2), gli atomi (3) e persino l’universo stesso. Un ambito di indagine di grande rilevanza riguarda il possibile ruolo dei buchi neri nel nucleo delle stelle; una mia previsione di lunga data che descrive le stelle come sistemi di buchi neri. Questa idea può apparire stravagante, ma va ricordato che le caratterizzazioni predominanti dei buchi neri sono incomplete — o in alcuni casi del tutto errate — e che una descrizione più accurata viene raramente presa in considerazione: come il fatto che essi siano gli oggetti più luminosi dell’universo, i primi oggetti a formarsi nel cosmo, potenzialmente strumentali alla formazione della vita e veri e propri motori galattici che guidano la formazione e lo sviluppo organizzato delle galassie.

Alla luce di questi numerosi sviluppi recenti, che promuovono una caratterizzazione più precisa dei buchi neri, l’idea che essi possano costituire il nucleo delle stelle, come il nostro Sole, diventa una possibilità sorprendentemente ragionevole e con un’elevata probabilità di essere rilevata e verificata. In effetti, molteplici linee di evidenza stanno ora convergendo a corroborare il mio modello di lunga data che descrive i buchi neri come il nucleo organizzativo della materia ordinata su tutte le scale — un modello che espone come buchi neri intrinseci, dalle scale quantistiche a quelle cosmologiche, si trovino al cuore della materia organizzata, sia a livello galattico e stellare sia a livello subatomico.

Il modello prevede che i buchi neri si trovino al centro dei sistemi di materia organizzata, come atomi e galassie, con una tale regolarità e periodicità che la condizione di Schwarzschild — solitamente definita come il raggio al quale una determinata densità di massa-energia genera un orizzonte degli eventi —, quando analizzata su più scale, costituisce una vera e propria legge universale di scala. Esempi di tale analisi di scala e periodicità nell’universo sono numerosi. Uno di essi può essere osservato nel lavoro di Rees e Carr pubblicato su Nature nel 1979 (4)(Figura 1A), e un altro è descritto nelle mie pubblicazioni “Scale unification: a universal scaling law for organized matter” (5) e “The Schwarzschild Proton” (6)(Figura 1B).

Portata alle sue estreme conseguenze logiche, la legge universale di scala prevede che i buchi neri debbano trovarsi al centro di molti sistemi primari: dalle particelle (gli atomi sono buchi neri?), alle stelle, alle galassie, fino all’universo stesso, che viene ora compreso come conforme alla condizione di un buco nero. Una delle previsioni direttamente implicate dalla legge universale di scala è che anche le stelle si formino a partire da buchi neri intrinseci e che ci si debba aspettare di trovare tali sistemi primari nel nucleo della maggior parte delle stelle, incluso il nostro Sole. Ora sembra che le evidenze a sostegno di questa osservazione stiano effettivamente emergendo.

Figura 1. (A) Immagine tratta dalla pubblicazione su Nature del 1979 di Carr e Rees, che mostra come molte strutture naturali significative della materia si addensino in prossimità della linea che delimita la “regione del buco nero” su diverse scale (dall’istantone all’universo). Nel modello standard, il protone è collocato nella “regione quantistica”; tuttavia, viene anche mostrato e indicato un buco nero al raggio del protone, denominato “buco esplosivo”, poiché i calcoli mostrano che buchi neri primordiali di dimensioni protoniche dovrebbero essere prossimi al completamento dell’evaporazione di Hawking nell’epoca attuale (a ~10^17 secondi dal periodo inflazionistico iniziale dell’universo).

Si noti che nella legge di scala di Haramein (1B) l’istantone è l’unità fondamentale della scala di Planck, l’unità sferica di Planck (PSU), dello spaziotempo e il protone di Schwarzschild corrisponde al “buco che esplode” di Carr e Rees. Si noti inoltre che nel nostro articolo più recente [vedi riferimento n. 3 precedentemente citato] si dimostra che, considerando le fluttuazioni del vuoto quantistico come fonte di massa, un buco nero protonico di Schwarzschild evaporerebbe in un periodo di 10^35 miliardi di anni, rendendo il protone eccessivamente stabile e dimostrando quindi che il “buco che esplode” non esploderebbe in quest’epoca, ma tra circa un miliardo di trilioni di trilioni di trilioni di anni. (Figura 1)

(B) La legge universale di scala dal lavoro “Schwarzschild Proton”, che rappresenta la massa in funzione del raggio in scala logaritmica per oggetti che vanno dall’universo fino alla massa di Planck. Il grafico dimostra una tendenza della materia organizzata a disporsi lungo una progressione lineare delineata dalla condizione di Schwarzschild di un buco nero su diverse scale. Si osservi inoltre che il Sole cade in prossimità della linea di tendenza, indicando che il suo nucleo potrebbe obbedire alla condizione di Schwarzschild, ovvero alla condizione di un buco nero. Per ulteriori approfondimenti sulla legge di scala universale, vedere anche il nostro articolo Motori galattici nella sezione Un principio unificato per la materia organizzata su più scale.

Invece della caratterizzazione di “mostri divoratori”, i buchi neri vengono oggi in alcuni casi descritti come semi. Essi sono infatti semi di creazione. Come discusso nel nostro articolo “Galactic Engines”, negli ultimi tre decenni ho descritto i buchi neri intrinseci — comunemente definiti buchi neri primordiali — come i nuclei organizzativi dei sistemi fisici. I sistemi di materia organizzata si formano attorno a un buco nero centrale, che funge da centro di nucleazione. Questo concetto è stato esplorato per molti anni, come nell’articolo “Astrophysics Gets Turned on its Head: Black Holes Come First”, nel quale è stato discusso un modello di evoluzione stellare che si oppone al modello convenzionale di formazione dei buchi neri. In tale modello, non sono le stelle a collassare formando buchi neri, ma sono invece le stelle a formarsi attorno a buchi neri primordiali (figura 2).

Figura 2. Confronto schematico tra il modello convenzionale e il modello di Haramein per la formazione stellare (dal nostro articolo del 2018 Astrophysics Gets Turned on its Head: Black Holes Come First, dell’astrofisica Dr. Amira Val Baker e dal biofisico William Brown). Una delle differenze principali è che, nel modello di Haramein, un buco nero primordiale è responsabile dell’innesco della formazione stellare, avviando l’aggregazione della materia; il nucleo di buco nero fornisce successivamente massa ed energia alla stella durante il suo ciclo vitale.
Un simile aumento del contributo di massa-energia da parte di un buco nero centrale potrebbe essere osservato come un’emissione di raggi gamma e X anomala da parte di una stella di classe G della sequenza principale, come il nostro Sole, che non dovrebbe emettere raggi gamma nella gamma di frequenza. Nel caso in cui una stella subisca un’esplosione di supernova, gli strati esterni vengono spazzati via rivelando il nucleo del buco nero, ma il buco nero era presente fin dall’inizio e non si è formato dal collasso stellare.

Questa teoria, sebbene apparentemente stravagante — poiché i buchi neri sono erroneamente caratterizzati come “mostri divoratori” nell’immaginario popolare — ha ricevuto negli ultimi anni significative conferme attraverso osservazioni dirette e studi empirici. Sta diventando sempre più certo che, per quanto riguarda la formazione primordiale della materia organizzata, la nascita delle stelle e delle galassie, i buchi neri siano venuti per primi. ((i buchi neri non solo esistevano all’alba dei tempi, ma hanno anche dato vita a nuove stelle e dato una spinta alla formazione di galassie)

Osservazioni empiriche del James Webb Space Telescope stanno rivelando che i buchi neri non solo hanno agito come centri di nucleazione per le galassie primordiali, ma sono stati direttamente responsabili dell’innesco della formazione stellare e della crescita delle prime galassie.(7). Già nel 1975 gli astrofisici Clayton, Newman e Talbot avevano sottolineato l’importanza dei “buchi neri primordiali” in relazione alla formazione e all’evoluzione stellare (8), dichiarando:
“Hawking (1971) ha ipotizzato l’esistenza di buchi neri microscopici residui del Big Bang, e si potrebbe immaginare che una protostella si stia formando attorno a uno di essi. In effetti, il meccanismo di formazione stellare è così poco compreso (Talbot e Arnett 1973) che si potrebbe persino postulare che la presenza di un buco nero primordiale sia necessaria come nucleo per la formazione stellare.”
D. D. Clayton, M. J. Newman, and R. J. Talbot Jr., “Solar models of low neutrino-counting rate – The central black hole,” ApJ, vol. 201, p. 489, Oct. 1975, doi: 10.1086/153910