18 – Buchi Neri: la Scienza all’estremo

Indice

• Varchiamo l’orizzonte
• Entriamo nel Buco
• Destinazione raggiunta
• Usciamo dal buco?
• buchi neri per tutti i gusti
• Il ruolo benefico dei buchi neri

Varchiamo l’orizzonte

Quale appassionato di astronomia non si è mai chiesto come sarebbe attraversare l’orizzonte degli eventi di un buco nero? Proviamo a dare qualche risposta, sebbene sia ovvio che il nostro viaggio sarebbe terminato ben prima di avvicinarci al limite di non ritorno. Che poi, siamo certi di questo? Ricordiamo la geniale invenzione del Professore di The Black Hole, accattivante pellicola degli anni ‘70, e non disperiamo che un giorno ciò possa accadere in sicurezza.

Allora, ci troviamo proprio sulla soglia di un buco nero. Ci guardiamo intorno per raccogliere le ultime sensazioni dal mondo che conosciamo e portarle con noi. Potremmo notare però un fatto strano: guardando dritto davanti a noi, ci troveremmo faccia a faccia con la nostra immagine riflessa. Ciò è dovuto alla estrema curvatura dello spazio, la quale devia la luce su un percorso quasi circolare attorno al buco nero, ripresentandoci una nostra vecchia immagine (effetto dei cosiddetti anelli di Einstein). A seconda del percorso fatto, questa immagine “allo specchio” proverrà da un passato più o meno remoto – da secondi, ore, o addirittura anni!

Superata la sorpresa, ci giriamo verso il pilota dell’astronave che ci ha portato fino a qui, per un ultimo saluto, e superiamo la soglia. Subito inizieremo la nostra vertiginosa caduta verso il centro, un viaggio alla velocità della luce, verso l’attrattore irresistibile. Il pilota dell’astronave, a distanza di sicurezza, tuttavia rimane lì, continua a salutare, aspettando di vederci scomparire. Questo perché all’osservatore il nostro tempo appare rallentato a causa della nostra accelerazione, fino a sembrare di arrestarsi, mentre noi che ci muoviamo non avvertiremo nulla di strano nel fluire del tempo (abbiamo accennato a questo concetto nel Capitolo 3). Noi, comunque, non possiamo curarci del pilota. Abbiamo ben altri pensieri

Entriamo nel buco

Eccoci dentro. Percorriamo il raggio di Schwarzschild, che dalla superficie ci porta in caduta libera verso il centro, e la nostra trasformazione fisica ha inizio. Poiché la gravità è così forte, gli effetti sui nostri piedi, più vicini al centro, saranno più forti di quelli sulla testa. Il rischio più grave è quello di essere smembrati dall’eccessivo esercizio di stretching.

Ma potremmo anche rimanere intatti, continuando a viaggiare sotto forma di spaghetti (qualcuno usa proprio il termine “spaghettificazione”). Paradossalmente, converrebbe esplorare un buco nero molto massiccio rispetto a uno più modesto, in quanto nei primi la differenza tra l’attrazione gravitazionale avvertita su punti diversi del nostro corpo è minore, e potremmo quindi sperare di mantenere le sembianze umane…per un po’ ancora.

Destinazione raggiunta

In qualsiasi forma, sicuramente non più la nostra, arriveremo senza dubbio al centro. E una volta giunti alla singolarità, entreremo a farne parte. Diventeremo anche noi singolarità, contribuendo ad accrescere la sua massa, e quindi il suo potere. Qui nella singolarità, dove la densità è infinita (massa enorme racchiusa in un punto di raggio uguale a zero), non valgono le leggi della fisica che gli scienziati conoscono, e che chiunque sulla Terra sperimenta. La singolarità esercita una curvatura così pronunciata sul tessuto spazio-tempo da mescolare le due dimensioni, cosicché il tempo smette di scorrere, mentre a muoversi in un’unica direzione è lo spazio, inesorabilmente verso la singolarità. È come se il tempo acquisisse le caratteristiche dello spazio, e lo spazio quelle del tempo. Come ciò possa venire percepito da un osservatore…diciamo che lo lasciamo alla fantasia.

Usciamo dal buco?

Non si può! O forse sì? Abbiamo ribadito mille volte che nulla può sfuggire alla gravità del buco, che è appunto nero. Forse non è proprio così. Il genio e Premio Nobel Stephen Hawking fu il primo a ipotizzare che, in realtà, i buchi neri potrebbero evaporare, cioè dissolversi, rilasciando in qualche forma quanto ingoiato. Le teorie di Hawking partono dal presupposto che le informazioni rubate all’Universo non possano scomparire, ma debbano in qualche modo rimanere accessibili, in quanto nulla nel cosmo si crea, né si distrugge. Comunque sia, se noi fossimo parte di queste informazioni potremmo prima o poi tornare all’Universo.

Un altro modo per lasciare le grinfie del buco nero potrebbe essere l’attraversamento di un tunnel, che le leggi fisiche permettono all’interno dei buchi neri. Questi cunicoli, chiamati wormholes, non esclusi dalla relatività, potrebbero consentire alla materia di sbucare all’esterno, passando da un cosiddetto “buco bianco”. A causa della curvatura impressa sullo spazio dal buco nero, il wormhole potrebbe congiungere due regioni molto distanti tra loro, rendendo quindi possibili i viaggi interstellari e intergalattici con tempistiche accettabili, altrimenti impossibili per i limiti di velocità della luce. E poiché a deformarsi non è solo lo spazio, ma lo spazio-tempo, i wormhole potrebbero addirittura consentire i viaggi temporali.

Buchi neri per tutti i gusti

Come per ogni viaggio, prima di partire abbiamo prima consultato il catalogo delle destinazioni disponibili, per scegliere la meta da visitare. Come detto nel Capitolo precedente, infatti, i buchi neri non sono tutti uguali. Finora abbiamo parlato soprattutto dei buchi neri stellari, quelli che si formano quando una stella molto massiccia collassa su sé stessa. Questi oggetti possono essere costituiti anche da poche masse solari. Ma i buchi neri si nutrono, fagocitando materia o fondendosi con altri buchi neri. Se mangiano a sufficienza, anche quelli modesti possono raggiungere fino a milioni o addirittura miliardi di masse solari! Si parla allora di “buchi neri supermassicci”.

Secondo i modelli ipotizzati dai fisici, i buchi neri possono formarsi anche in altri modi. Ad esempio, buchi neri supermassicci potrebbero generarsi a seguito del collasso di enormi nubi di gas, o di un ammasso stellare. Si ipotizza anche che buchi neri possano essersi formati nei primi istanti di vita dell’Universo, a causa di drastiche fluttuazioni nella densità del cosmo neonato, ancora dominato dalla radiazione, che avrebbe portato a imponenti collassi gravitazionali, generando i “buchi neri primordiali”. Per ricordarci di quei caotici momenti, possiamo rileggere i primi Capitoli di questa storia (Capitolo 5, Capitolo 6).

Non tutti sanno, poi, che la teoria non esclude anche l’esistenza di buchi neri minuscoli, con raggi anche di pochi millimetri. Questi piccoli giganti invisibili avrebbero potuto formarsi nell’Universo primordiale, quando la materia era molto più densa di oggi. Probabilmente molti sono già scomparsi, evaporati appunto, ma chissà, potrebbero anche aggirarsi nel sistema solare, senza creare particolari danni.

Il ruolo benefico dei buchi neri

È proprio vero che c’è del buono in tutto e tutti. Anche i personaggi apparentemente più violenti ed egoisti in realtà possono essere utili al prossimo. Come tra gli esseri umani, così anche tra gli oggetti celesti. E così, si ritiene che questi insaziabili cannibali siano addirittura parte del motore vitale che consente l’esistenza e l’evoluzione del cosmo, in particolare quelli più grandi situati al centro delle galassie. Quando una stella si avvicina molto all’orizzonte degli eventi senza però attraversarlo, non viene inghiottita in un sol boccone, ma sarà “spaghettificata”, deformata dai fortissimi effetti mareali. Ciò può generare un “evento di distruzione mareale” chiamato anche “supernova accidentale”, una fiammata (burst) che disintegra la stella producendo una nube di materia che in parte viene scagliata nello spazio circostante a velocità elevatissime. Le potenti onde d’urto che si producono favoriscono la formazione di nuovi agglomerati di gas e polvere, un processo che, come sappiamo, può dare origine a nuove stelle e nuovi pianeti, e magari a forme di vita.

Insomma, mai fermarsi alle prime impressioni, mai giudicare qualcuno prima di conoscerlo veramente. I buchi neri sono un potere distruttivo, che però può anche donare nuova linfa al cosmo. Sono oggetti che mettono a dura prova la nostra capacità di immaginare la realtà che li regola, ma non è detto che ciò che accade al loro interno sia negativo…è semplicemente diverso. E forse, chissà, potrebbero anche celare passaggi segreti che un giorno consentiranno a viaggiatori provenienti da angoli remoti dell’Universo di incontrarsi, finalmente.