È opinione comune tra i fisici considerare i buchi neri come caratterizzati da due sole quantità, la massa e il momento angolare. Nonostante ciò, da diversi anni si indaga sulla possibilità che questi misteriosi oggetti celesti possano avere strutture aggiuntive – chiamate in gergo “capelli” - che rivelerebbero l’esistenza di nuovi campi fondamentali.
“Nel nostro lavoro abbiamo considerato delle estensioni della Teoria della Relatività Generale di Einstein che forniscono previsioni interessanti per l’osservazione e lo studio di regimi estremi, come i dintorni dei buchi neri o le stelle di neutroni”, afferma Alexandru Dima, astrofisico della SISSA – Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati e dell’INFN - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste, primo autore del paper Spin-induced black hole spontaneous scalarization (Scalarizzazione spontanea di un buco nero indotta da spin), recentemente pubblicato su Physical Review Letters. “Studi precedenti hanno già permesso di giustificare la presenza di buchi neri “con capelli”. Con questa ricerca abbiamo dimostrato per la prima volta, grazie a simulazioni numeriche, che questi oggetti possono far crescere spontaneamente la forma più semplice di quello che chiamiamo in gergo capelli ma che tecnicamente definiamo un campo scalare, quando iniziano a girare abbastanza velocemente.” Insieme a Enrico Barausse (SISSA e IFPU – Istituto di Fisica Fondamentale dell’Universo), Nicola Franchini (SISSA and IFPU) and Thomas P. Sotiriou (Università di Nottingham, UK), Dima ha descritto anche il modo in cui la rotazione controlla il meccanismo di crescita dei capelli. Nella teoria della gravità di Einstein e in molte delle sue estensioni, i teoremi matematici dimostrano che i buchi neri non possono sostenere i capelli e che li perdono emettendo onde gravitazionali. Tuttavia, nelle teorie considerate da Dima et al., una volta che il buco nero inizia a ruotare più velocemente di una certa soglia, costringe i capelli a crescere e questo gli conferisce caratteristiche nuove.