Buchi neri: giganti nascosti nell’ombra.

i buchi neri

Se vi chiedete quale sia forse il luogo più pericoloso dell’universo, la risposta è vicino a un buco nero; niente di più distruttivo è stato fino a oggi osservato nel cosmo e probabilmente niente di più affascinante. Non è qualcosa di fantascientifico, anche se per molti motivi possa sembrarlo; ne esistono milioni e milioni nell’universo, hanno dimensioni diverse, ma tutti risucchiano materia e energia senza mai saziarsi. Alcuni, ovvero i più grandi, i supermassivi, con massa miliardi di volte quella del Sole, si trovano al centro delle Galassie, e ne permettono l’esistenza; Sagittarius A si trova al centro della Via Lattea. Ma andiamo per gradi. Per prima cosa un buco nero non è uno vero e proprio “buco” come molti pensano, né uno squarcio sottile nello spazio; un buco nero va invece immaginato come una stella, ovvero un oggetto di forma sferica, ma completamente nero, che non emette luce, ma la risucchia (su questo però ci torneremo dopo).

«Ma come si formano?» Immaginate adesso una stella, prossima a morire, che ha consumato la maggior parte del suo idrogeno. Ad un tratto nel suo centro si fermano le reazioni nucleari, il cuore si ferma. Se è sufficientemente grande adesso il cadavere della stella, ci regalerà un meraviglioso spettacolo, esplodendo in una nube di gas colorati, una supernova. Ora però è la gravità ad avere la meglio; le particelle iniziano a cadere precipitando verso il punto centrale della supernova, e qui la fisica le schiaccia, sul peso di quelle più esterne. La pressione raggiunge altissimi livelli e i protoni, i neutroni e gli elettroni che prima erano sconfinatamente distanti nell’atomo, adesso sono a contatto diretto. La massa della stella è compressa in uno spazio molto più piccolo di quello originale, e questo permette la nascita di un buco nero. Il campo gravitazionale è così forte che inizia quindi a divorare tutto quello che gli si trova vicino, materia o energia. E’ così tanto forte l’attrazione che genera che la velocità di fuga (ovvero la velocità da raggiungere per allontanarsi da questo) supererebbe quella della luce, ecco perché nemmeno i fotoni riescono a scappare, ed ecco perché viene detto “nero”.

«Perché è così tanto affascinante un buco nero?» Per la sua capacità di distorcere fortemente lo spazio e il tempo. Come dedotto da Einstein nella Relatività generale, la gravità è capace di alterare il naturale tessuto dello spazio-tempo, e maggiore è la gravità esercitata dalla massa, maggiore è il suo effetto. Basta immaginare di stendere un telo e tenerlo in tensione, poi appoggiare un sasso su questo. Più sarà pesante il sasso, maggiore sarà la curvatura sul telo. Questo significa che un oggetto come un buco nero, che esercita una forza gravitazionale enorme, è capace di alterare il tessuto a tal punto da percepirlo in modo sensibile.

spazio tempo

il tessuto spazio-temporale e le sue deformazioni a confronto

In particolare si può notare l’alterazione temporale. Se ci avvicinassimo a un buco nero non noteremmo niente di diverso, ma se qualcuno ci guardasse avvicinare ci vedrebbe andare sempre più piano, fino addirittura a sembrare fermi una volta raggiunto il bordo. Se potessimo, per esempio, orbitare due ore intorno a Sagittarius A sulla Terra sarebbero passati cinquanta anni. Da noi che orbitiamo la Terra sembrerebbe velocissima, mentre per le persone sulla Terra sembreremmo praticamente fermi.

«Cosa succederebbe se entrassi in un buco nero?» Questa è una domanda assai più complessa delle altre. Per prima cosa immaginiamo di avvicinarci a un buco nero; dobbiamo ovviamente presupporre la nostra immunità dagli effetti distruttivi. Per i motivi detti prima, avvicinandoci vedremmo le cose dietro a noi andare sempre più veloci, e anche la nostra “discesa” accelererebbe, a causa della forza gravitazionale. Ci avvicineremmo per prima cosa a un disco di polveri e detriti, disposto intorno al buco nero, chiamato disco di accrescimento. Questa materia, che il buco nero attrae a velocità elevatissime, generando così temperature inimmaginabili, si muove su una spirale dall’esterno verso il bordo del buco nero, chiamato orizzonte degli eventi. Avvicinandoci a questo, per chi ci osserva dall’esterno, sembreremmo ormai fermi, la discesa durerebbe miliardi di anni. Tuttavia in poco noi siamo sul limite di entrare. Per alcuni fisici questo bordo non sarebbe un reale rischio, per altri invece sarebbe estremamente incandescente e distruttivo. In ogni caso quello che c’è all’interno è ancora perlopiù un mistero. Si ipotizza che non sia un luogo ospitale, ma anzi molto catastrofico, dove le leggi della fisica si piegano. Comunque, qualsiasi sia la sua struttura interna, si ipotizza che al centro vi sia un punto chiamato singolarità, uno dei concetti più interessanti della fisica. Anche perché per alcuni fisici teorici la particella che ha dato vita al Big Bang sarebbe proprio una singolarità e quindi potrebbe esserci una connessione tra buchi neri e la nascita dell’universo; forse il nostro universo potrebbe essersi originato da un preesistente buco nero. Un’altra ipotesi sostiene che la singolarità di un buco nero potrebbe invece permettere l’accesso a un altro punto dell’universo, grazie a un wormhole, una specie di tunnel spazio-temporale.

wormhole

un wormhole ci permette, proprio come un bruco attraverso una mela, di viaggiare da un estremo dello spazio-tempo all’altro passandoci a traverso

Qualunque sia la risposta esatta quello che è chiaro è che moltissimo va ancora scoperto sui buchi neri e che nascondano misteri capaci di espandere la nostra conoscenza.

Realizzato da Livi Asia 4Al in collaborazione con Barlucchi Vittorio 5A Scientifico Liceo Volta.

Se volete approfondire…

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