Analogie tra l'Universo e i buchi neri

Poiché la regione di Universo da noi osservabile è delimitata da un orizzonte degli eventi analogo a quello che circonda la singolarità di un buco nero, si potrebbe utilizzare questa analogia per dedurre informazioni sull'Universo osservabile? In particolare: dal momento che in un buco nero si ha R = 2G M/c2, e quindi l’energia potenziale è uguale (in valore assoluto) all’energia cinetica (GM2/R = Mc2/2), si può affermare che tale relazione vale anche per l’Universo osservabile, e che pertanto la geometria di esso è piatta o euclidea come sembrano indicare le rilevazioni di Boomerang e WMAP?

Stefano Carloni
24 settembre 2005
L'orizzonte che delimita l'Universo osservato è determinato dalla intersezione del cono di luce di noi osservatori all'istante di osservazione con la superficie corrispondente al tempo cosmico in cui l'Universo è diventato trasparente ai raggi di luce luce per cui questi possono giungere a noi senza incontrare ostacoli (tale superficie è anche detta superficie dell'ultimo scattering). Questo segna il momento in cui l'Universo diviene trasparente alla luce visibile e quindi è in grado di "farci vedere" come era in quel momento. Le osservazioni della sonda Boomerang per esempio mostrano come era l'Universo in quel momento.

È chiaro che noi vedamo solo ciò che si trova sull'orizzonte in quell'istante mentre non possiamo vedere (ancora) ciò che si trova al di fuori di esso. Con il passare del tempo l'intersezione del nostro cono di luce con la superficie di ultimo scattering si allarga e quindi potremmo vedere (se viviamo abbastanza a lungo) porzioni più larghe di universo. Dalla definizione data, l'orizzonte cosmologico è molto differente dall'orizzonte degli eventi di un buco nero. In quest'ultimo caso infatti, l'orizzonte è come un fronte d'onda elettromagnetico stationario cioè che non si espande con il passare del tempo e su cui la velocita' di fuga è uguale a quella della luce. Tutto ciò che è "dentro" una tale superficie non potrà essere visto mai da un osservatore esterno a essa. Inoltre un buco nero è una configurazione descritta da una soluzione delle equazioni di Einstein che ci dice come è fatta la geometria dello spaziotempo all'esterno del buco nero mentre una soluzione cosmologica ci dice come è fatta la geometria dello spaziotempo all'interno della regione osservabile che chiamiamo “universo”. Un confronto fra queste due situazioni è del tutto arbitario e privo di significato.

Fernando De Felice Dipartimento di Fisica, Università di Padova

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