Alcuni scienziati hanno scoperto un qualcosa in più sui misteriosi buchi neri spaziali che amplia ulteriormente i confini sia della fisica che della credibilità: una collisione titanica di due buchi neri già enormi, così estrema da far domandare agli scienziati se l’evento rilevato sia possibile.   Come descritto in un nuovo articolo di un consorzio di fisici, ancora in fase di revisione paritaria , il buco nero risultante, il cui segnale è stato designato GW231123, vanta una massa sorprendente, circa 225 volte quella del nostro Sole, il che lo rende la più grande fusione di buchi neri mai rilevata. In precedenza, il record apparteneva a una fusione che aveva formato un buco nero di circa 140 masse solari.   «I modelli standard di evoluzione stellare proibiscono buchi neri di queste dimensioni», ha dichiarato Mark Hannam del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), che ha effettuato la rilevazione. «Questo è il sistema binario di buchi neri più massiccio che abbiamo osservato tramite onde gravitazionali e rappresenta una vera sfida per la nostra comprensione della formazione dei buchi neri». Questi fenomeni cosmici possono produrre enormi increspature nello spaziotempo, chiamate onde gravitazionali, già previste da Einstein nel 1916. Quasi cento anni dopo, LIGO, composto da due osservatori situati agli angoli opposti degli Stati Uniti, ha rilevato per la prima volta queste vibrazioni cosmiche.   La fusione è stata individuata nel novembre 2023 in un’onda gravitazionale, GW231123, che è durata solo una frazione di secondo. Ciononostante, è stata sufficiente per dedurre le proprietà dei buchi neri originali. Uno aveva una massa pari a circa 137 volte quella del Sole, e l’altro a circa 103 masse solari. Durante il periodo precedente la fusione, i due buchi neri si sono rinchiusi come combattenti in un anello, prima di scontrarsi definitivamente per formarne uno solo.   Questi buchi neri sono fisicamente problematici perché è probabile che uno, se non entrambi, rientri in un «gap di massa superiore» dell’evoluzione stellare. A tali dimensioni, si prevede che le stelle che li hanno formati siano morte in un tipo di esplosione particolarmente violenta chiamata supernova a instabilità di coppia, che provoca la completa distruzione della stella, senza lasciare alcun residuo, nemmeno un buco nero.   Alcuni astronomi sostengono che il «gap di massa» sia in realtà una lacuna nelle nostre osservazioni e non la causa di una fisica curiosa. Ciononostante, l’idea è che «alcune persone siano state disposte a farsi ferire, se non addirittura a morire», ha dichiarato a ScienceNews Cole Miller dell’Università del Maryland, non coinvolto nella ricerca.   Ma forse i buchi neri non sono nati da una singola stella. «Una possibilità è che i due buchi neri in questo sistema binario si siano formati attraverso fusioni precedenti di buchi neri più piccoli», ha affermato lo Hannam nella sua dichiarazione.   Altrettanto estreme delle loro classi di peso sono le loro rotazioni incredibilmente veloci, con il più grande che ruota al 90% della sua velocità massima possibile e l’altro all’80%, entrambe pari a frazioni molto significative della velocità della luce. In termini terrestri, si tratta di circa 400.000 volte la velocità di rotazione del nostro pianeta, stando a quanto dichiarato dalla scienza.   «I buchi neri sembrano ruotare molto rapidamente, quasi al limite consentito dalla teoria della relatività generale di Einstein», ha affermato Charlie Hoy, membro della LIGO Scientific Collaboration presso l’Università di Portsmouth. «Questo rende il segnale difficile da modellare e interpretare. È un eccellente caso di studio per accelerare lo sviluppo dei nostri strumenti teorici».   «Ci vorranno anni prima che la comunità sveli completamente questo intricato schema di segnali e tutte le sue implicazioni», secondo Gregorio Carullo, membro del LIGO presso l’Università di Birmingham. Quindi, è probabile che stiamo solo scalfendo la superficie di questo mistero.   Lo studio di questi fenomeni cosmici non finisce mai di stupire. Come riportato da Renovatio 21, qualche mese fa alcuni astronomi hanno individuato un buco nero risalente a 1,5 miliardi di anni dopo il Big Bango e si sono accorti che sta divorando materia a una velocità impressionante.   In un’altra recente scoperta spaventosa, si è visto un buco nero bulimico che mastica stelle e sputa gli avanzi verso il pianeta Terra.   Vi è poi il caso del team di scienziati della Ohio State University (OSU) afferma di aver trovato il buco nero più vicino alla Terra mai scoperto. L’oscuro corpo celeste sarebbe ad una distanza di «soli» 1.500 anni luce di distanza.   I buchi neri sono fra noi, appena fuori dall’uscio di casa. SOSTIENI RENOVATIO 21

   

La meccanica quantistica è il regno della scienza in cui nulla è normale e tutto sembra minare le basi della nostra comune comprensione della realtà. Tuttavia i fisici quantistici, che si vantano di scrutare l’abisso e carpirne i segreti inquietanti, hanno scoperto un altro fenomeno sconcertante: il «tempo negativo».

 

Come descritto in uno studio ancora in fase di revisione paritaria pubblicato da Scientific American, un team di ricercatori afferma di aver osservato fotoni che presentano questo bizzarro comportamento temporale come risultato di quella che è nota come eccitazione atomica.

 

Ciò che è successo in sostanza, come spiega Scientific American, è che quando i fotoni sono stati irradiati in una nube di atomi, sembravano uscire dal mezzo prima di entrarvi.

«Un ritardo temporale negativo può sembrare paradossale, ma significa che se si costruisse un orologio “quantistico” per misurare quanto tempo gli atomi trascorrono nello stato eccitato, la lancetta dell’orologio, in determinate circostanze, si sposterebbe all’indietro anziché in avanti», ha spiegato alla rivista Josiah Sinclair dell’Università di Toronto, i cui primi esperimenti hanno costituito la base dello studio, anche se non è stato direttamente coinvolto.

 

I fotoni – particelle prive di massa che formano quella che conosciamo come luce visibile – possono essere assorbiti dagli atomi che attraversano. Quando ciò accade, l’energia che trasportano fa sì che gli elettroni degli atomi saltino a uno stato energetico superiore. Questa è l’eccitazione atomica a cui abbiamo accennato prima.

 

Ma gli atomi possono anche de-eccitarsi, tornando allo stato fondamentale. Uno dei modi in cui ciò accade è che l’energia viene riemessa sotto forma di fotoni. A un osservatore, questo sembra come se la luce che ha attraversato il mezzo fosse ritardata.

 

I ricercatori erano sconcertati dal fatto che non ci fosse un «consenso tra gli esperti» su cosa accadesse realmente a un singolo fotone durante tale ritardo. «All’epoca non eravamo sicuri di quale fosse la risposta e pensavamo che una domanda così elementare su qualcosa di così fondamentale dovesse essere facile da rispondere», ha detto il Sinclair a Scientific American.

 

Negli esperimenti condotti, impulsi di fotoni venivano sparati attraverso una nube di atomi a temperature prossime allo zero assoluto. Ed è qui che è successo il fenomeno più strano: nei casi in cui i fotoni li attraversavano senza essere assorbiti, si è scoperto che gli atomi ultrafreddi rimanevano eccitati per l’esatto periodo di tempo in cui li avevano effettivamente assorbiti.

 

Al contrario, nei casi in cui i fotoni venissero assorbiti, verrebbero riemessi senza ritardo, o prima che gli atomi ultrafreddi potessero diseccitarsi.

 

Ciò che accade realmente è che i fotoni viaggiano in qualche modo attraverso la nube atomica più velocemente quando eccitano gli atomi – o quando dovrebbero essere assorbiti da essi – rispetto a quando gli atomi rimangono inalterati. Poiché i fotoni non trasportano informazione, la causalità rimane intatta, si legge nella rivista scientifica.

Le incertezze intrinseche a livello quantistico hanno l’effetto di confondere l’intero processo. In particolare il fenomeno della sovrapposizione, in cui particelle quantistiche come i fotoni possono trovarsi in due stati diversi contemporaneamente. Per un rivelatore che misura quando entrano ed escono da un mezzo, questo significa che i fotoni possono produrre un valore positivo così come uno negativo. E quindi, un tempo negativo.

 

Questo non cambia la nostra comprensione del tempo, affermano i ricercatori. D’altra parte, almeno per quanto riguarda il campo dell’ottica, che il tempo negativo abbia «un significato fisico più profondo di quanto si sia generalmente ritenuto» per quanto riguarda la trasmissione dei fotoni, hanno poi scritto nello studio.

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Alcuni scienziati hanno individuato più di seicento virus diversi dopo aver tamponato gli spazzolini da denti e i soffioni della doccia delle persone, ma fortunatamente la stragrande maggioranza di essi è più utile che dannosa.   La microbiologa della Northwestern University Erica Hartmann, autrice principale di un nuovo studio pubblicato su Frontiers in Microbiomes, ha dichiarato a Gizmodo di essere rimasta allo stesso tempo scioccata e affascinata quando ha scoperto che questi oggetti di uso quotidiano pullulavano di virus mangia-batteri, noti come batteriofagi.   «Ci sono così tante cose del mondo che ci circonda che non comprendiamo, comprese le cose che possono sembrare familiari», ha spiegato. «Abbiamo iniziato a guardare cose come spazzolini da denti e soffioni della doccia perché sono importanti fonti di microbi a cui siamo esposti, ma non sappiamo quali microbi trasportano o quali fattori li influenzano».     L’ultimo studio è un aggiornamento del progetto del 2021 del team della Northwestern University, denominato «Operation Pottymouth», che prevedeva l’indagine sulle fonti dei batteri presenti sugli spazzolini da denti.   Sebbene ci fosse un’incredibile diversità tra gli oltre seicento campioni di virus avvistati, un tipo che uccide i micobatteri patogeni era leggermente più comune di qualsiasi altro, ha detto la Harmann. Dato che i micobatteri possono causare gravi infezioni come la lebbra e la tubercolosi, è una buona cosa che fossero presenti anche virus che li uccidono.   «Gli spazzolini da denti e i soffioni della doccia ospitano fagi diversi da qualsiasi cosa avessimo mai visto prima», ha detto la microbiologa. «Non solo abbiamo trovato fagi diversi sugli spazzolini da denti e sui soffioni della doccia, ma ne abbiamo trovati diversi su ogni spazzolino da denti e su ogni soffione della doccia».   Negli ultimi anni i fagi sono stati studiati e utilizzati come trattamenti per le infezioni batteriche, in particolare quelle che sono mutate per resistere agli antibiotici. Mentre la Hartmann insiste sul fatto che queste scoperte sono accattivanti di per sé, sapere che potrebbero essere utilizzate in trattamenti medici le rende molto più utili.   «Potrebbe essere che il prossimo grande antibiotico sarà basato su qualcosa che cresce sul nostro spazzolino da denti», ha concluso la scienziata. Come riportato da Renovatio21, il mondo rischia di tornare all’era precedente alla scoperta della penicillina con l’aumento di patogeni resistenti agli antibiotici. «Gli antibiotici sono stati la più grande conquista della medicina di sempre», ha affermato la professoressa Yvonne Mast, microbiologa e ricercatrice presso il Leibniz Institute di Braunschweig. «Il fatto che stia emergendo sempre più resistenza e che manchino nuovi antibiotici è una minaccia importante».   Come riportato da Renovatio 21, anche l’ONU ci mette in guardia da questo potenziale pericolo: i batteri resistenti agli antibiotici uccideranno tanto quanto il cancro entro il 2050.   A questo punto qualcuno potrebbe affermare l’utilità dei batteriofagi che sedimentano nei nostri spazzolini da denti, perché non sia mai che ci possano essere d’aiuto nella scoperta di nuovi antibiotici. SOSTIENI RENOVATIO 21