I buchi neri sono tra gli oggetti più enigmatici del cosmo, ma quelli più antichi potrebbero custodire un segreto più sorprendente. Alcuni scienziati stanno però esplorando la possibilità che essi possano aiutarci a comprendere una quinta dimensione nascosta, oltre l’universo che conosciamo. Un’ipotesi, questa, capace di mettere alla prova il nostro modo di immaginare la realtà. Ma perché proprio questi oggetti e che cosa potrebbero raccontarci sullo spazio che ci circonda?

• Che cosa significa una quinta dimensione nascosta
• Perché i buchi neri primordiali sono così interessanti
• Il neutrino dal Mediterraneo e le prove da cercare

Che cosa significa una quinta dimensione nascosta

Per orientarci, partiamo dalle quattro dimensioni dello spaziotempo: tre dello spazio e una del tempo. Il modello della “dimensione oscura” aggiunge un’altra direzione spaziale, minuscola e nascosta, con una lunghezza caratteristica nell’ordine di un micron, cioè un milionesimo di metro.

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L’espressione “oltre l’universo” indica qui un’estensione della geometria con cui descriviamo il cosmo. Pensiamo a un personaggio disegnato su un foglio: può concepire il proprio mondo piatto, ma fatica a immaginare la direzione che lo farebbe uscire dalla pagina. Analogamente, il nostro spaziotempo sarebbe una superficie, chiamata brana, inserita in uno spazio più ampio. Le particelle ordinarie resterebbero confinate sulla brana, mentre la gravità potrebbe estendersi anche nella dimensione aggiuntiva. È questa possibilità a rendere interessanti i buchi neri più piccoli. Questa sensibilità emergerebbe infatti quando l’orizzonte del buco nero, il confine oltre il quale la luce non può sfuggire, fosse più piccolo dell’estensione della dimensione nascosta prevista dal modello teorico.

Perché i buchi neri primordiali sono così interessanti

Uno studio pubblicato su Physical Review D, con ricercatori del Lehman College, esamina i buchi neri primordiali: oggetti ipotetici che potrebbero essere nati nelle primissime frazioni di secondo dopo il Big Bang.

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A differenza di quelli prodotti dal collasso delle stelle, questi buchi neri avrebbero avuto origine dalle condizioni estreme dell’universo appena formato.

Una possibilità è il collasso di regioni particolarmente dense; un’altra coinvolge le stringhe cosmiche, sottilissimi difetti teorici dello spaziotempo, paragonabili a cicatrici lasciate durante il raffreddamento del cosmo. I loro anelli potrebbero essersi contratti fino a formare buchi neri.

Secondo i calcoli, nel modello con una dimensione oscura questi oggetti assumerebbero una struttura a cinque dimensioni. In alcuni percorsi nascerebbero già così; in altri, una configurazione inizialmente quadridimensionale diventerebbe instabile. La conclusione dipende dalle ipotesi teoriche adottate. I buchi neri primordiali, ancora privi di una conferma osservativa, figurano anche tra i candidati per spiegare parte della materia oscura.

Il neutrino dal Mediterraneo e le prove da cercare

La conseguenza più intrigante riguarda la durata di questi oggetti. Attraverso la radiazione di Hawking, un buco nero può perdere massa e progressivamente evaporare. In questo scenario, quelli a cinque dimensioni evaporerebbero più lentamente rispetto a quelli quadridimensionali della stessa massa.

Alcuni nati dalle stringhe cosmiche potrebbero quindi sopravvivere per tempi paragonabili all’età dell’universo, circa 13,8 miliardi di anni. La loro scomparsa finale potrebbe liberare particelle molto energetiche. Gli autori discutono un possibile collegamento con il neutrino di altissima energia rilevato nel 2023 da KM3NeT, il telescopio sottomarino nel Mediterraneo.

Il segnale osservato è reale; attribuirlo all’evaporazione di un buco nero primordiale resta una proposta da verificare. Anche l’esistenza della dimensione oscura rimane da dimostrare. Il fascino della ricerca sta proprio qui: trasformare un’idea sulla struttura dello spaziotempo in previsioni da confrontare con le osservazioni.