IL MISTERO DEI BUCHI NERI

Un buco nero in una rappresentazione artistica della NASA

Provate a immaginare una stella così densa, che la quantità della sua materia contenuta in una sola scatola di cerini pesi 10 miliardi di tonnellate. Se un razzo vuole sfuggire all’attrazione di gravità della Terra, deve raggiungere una velocità di circa 40.000 km all’ora. Ma la gravità di una stella di quel genere dovrebbe essere così grande, che non ci sarebbe alcuna possibilità di fuga, nemmeno alla velocità di 300.000 km al secondo, cioè alla velocità della luce. Dunque, nemmeno la luce stessa sarebbe in grado di “evadere”; di conseguenza, quel tipo di stella sarebbe invisibile per sempre.

Ebbene, gli scienziati ritengono che un tale tipo di oggetti esista nell’Universo. Dato che la luce non se ne può allontanare, nessuno avrà mai modo di vederli: gli astronomi, che hanno buone ragioni per supporre che esistano, gli hanno dato il nome di “buchi neri”.

Uno dei primi indizi della loro esistenza è venuto dallo strano comportamento di una stella chiamata Epsilon Aurigae, una gigante 60.000 volte più splendente del Sole. Ogni 27 anni, questa stella diminuisce la sua brillantezza a meno della metà del normale.

Fonte video – YouTube – Amedeo Balbi, professore di astronomia e astrofisica all’Università di Roma Tor Vergata

Un partner invisibile

Gli scienziati sanno che Epsilon Aurigae ha un partner che gira intorno a un comune centro di gravità. La diminuzione di brillantezza è presumibilmente dovuta alla presenza del partner che si interpone tra la Terra e la stella. Ma come mai questo partner non emette né raggi di luce, né radioonde come le altre stelle?
La risposta sembra essere che il partner è un buco nero invisibile, piccolo ma enormemente pesante. Gli scienziati sono in grado di spiegare come un buco nero può avere origine. Il calore di stelle come il Sole viene dalla continua fusione nucleare, lo stesso processo sul quale è basata la bomba all’idrogeno. Dopo miliardi di anni, la disponibilità di combustibile nucleare presente nella stella comincia ad esaurirsi. Allora la stella raffredda e, alla fine, implode, cioè collassa verso l’interno in pochi secondi, con una violenza terrificante.

Una nana bianca

Il Sole farà questa fine tra circa 8 miliardi di anni: finirà la sua esistenza come un oggetto piccolo e freddo, chiamato nana bianca. Ma le forze di gravità in stelle di dimensioni una volta e mezza maggiori del Sole sono più rilevanti.
Quando stelle di questo tipo implodono, si contraggono fino a diventare più piccole delle nane bianche e fino a che il loro centro diventa così caldo, che esplode verso l’esterno. La massa eccezionalmente luminosa che ne risulta è nota col nome di supernova. Quando ciò accade, una piccola parte della stella resta in prossimità del centro, compressa in modo fantastico dalla forza di gravità, ed è chiamata stella a neutroni.

Ma esistono stelle molto più grandi, alcune delle quali sono 50 volte il Sole. Quando una di queste collassa, si contrae fino a diventare ancora più piccola di una stella a neutroni. Basterebbe che diventasse soltanto due terzi di una stella a neutroni, che la spinta gravitazionale diventerebbe così rilevante, che nulla potrebbe più resisterle. Nemmeno un raggio di luce potrebbe sfuggirle, e anche se la stella fosse bianca splendente, tutta la sua luce non potrebbe essere vista da nessuno. Per questa ragione è chiamata buco nero. In confronto con la immensità di altri oggetti presenti nell’Universo, il buco nero è veramente piccolo.

Il buco nero non emette né luce né radioonde, quindi gli astronomi possono soltanto elaborare ipotesi a proposito della loro presenza e del comportamento delle zone immediatamente circostanti e sottoposte alla loro influenza. Essendo dotati di una gravità così grande, i buchi neri succhiano al loro interno tutta la materia che si trova nella regione circostante. Una teoria sostiene che, da ultimo, essi finiranno col risucchiare tutto l’Universo!

Per il momento, comunque, i buchi neri sono occupati a risucchiare un po’ di materia dalle loro immediate vicinanze: una stella super-gigante, nella costellazione del Cigno, chiamata HDE 226868, che si ritiene abbia nelle sue vicinanze un buco nero, sembra perdere nubi di gas che viene risucchiato nel buco nero.

Una volta che si avvicina al buco nero, il gas diventa invisibile. Vuol dire che ha attraversato quello che viene chiamato “l’orizzonte degli eventi”. Vi è infatti un limite anche alla enorme forza di gravità di un buco nero e ci deve essere un punto dove la luce non può né sfuggire, né essere risucchiata indietro. Questo punto è chiamato orizzonte degli eventi e la luce vi rimane immobile o vi si muove molto lentamente.

Un astronauta immortale

Questo suscita l’affascinante ipotesi che le immagini luminose sull’orizzonte degli eventi possano rimanere visibili più o meno all’infinito. Per esempio, se un astronauta si dirigesse verso un buco nero, potrebbe rimanere visibile sull’orizzonte degli eventi per milioni di anni dopo il suo passaggio. Tuttavia le prospettive che un uomo possa, un giorno, atterrare in un buco nero, sono veramente infinitesimali!

In prossimità dell’orizzonte degli eventi, infatti, le parti della sua navicella spaziale o del suo corpo più vicine alla superficie del buco nero sarebbero sottoposte a una forza di gravità superiore a quelle più lontane. Il risultato sarebbe che egli verrebbe ridotto a una striscia lunga chilometri, mentre la compressione ridurrebbe complessivamente il suo volume.

Se l’astronauta in questione fosse in grado di osservare un orologio mentre si avvicina al buco nero, vedrebbe le lancette muoversi più velocemente man mano che si avvicina all’orizzonte degli eventi, fino a che non sarebbe più in grado di vederle. Infine, non appena attraversato l’orizzonte degli eventi, le lancette andrebbero a rovescio e rallenterebbero il loro cammino. In pratica, sarebbe come se l’astronauta risalisse indietro nel tempo, anche se il tempo misurato dal suo orologio non fosse affatto mutato. Una volta attraversato l’orizzonte degli eventi, l’astronauta sarebbe per sempre prigioniero. Di fatto, più caparbiamente tentasse di sfuggire al suo destino, più velocemente gli andrebbe incontro, poiché l’energia spesa nel tentativo produrrebbe un incremento di massa e, dunque, un aumento dell’attrazione gravitazionale.

All’indietro verso un altro Universo

Una delle più straordinarie teorie è che se l’uomo potesse penetrare all’interno di un buco nero evitando di essere distrutto, potrebbe trovare se stesso in un altro Universo che viaggia all’indietro nel tempo. L’idea è basata sul fatto che il buco nero sembra comportarsi come il resto dell’Universo, ma all’incontrario.

Mentre tutto l’Universo continua a espandersi verso l’esterno, il buco nero implode continuamente, cioè si contrae sempre di più. E mentre la scienza può spiegare la compressione della materia fino a livelli incredibili, non può assolutamente spiegarne la scomparsa. Così come l’Universo rappresenta un processo apparentemente senza fine di espansione, il buco nero rappresenta un caso di espansione verso l’interno altrettanto senza limite.

Qualcuno sostiene che nella nostra stessa galassia ci sia un buco nero; qualche ricercatore addirittura pensa che ce ne possa essere uno assai piccolo al centro del Sole e questo spiegherebbe la produzione da parte della nostra stella di un certo tipo di radiazioni. Secondo certe teorie, l’uomo potrebbe usare un buco nero per produrre energia utilizzabile, dirigendo un flusso di materia verso di esso e accumulando l’energia gravitazionale emessa dal buco nero mentre risucchia la materia inviatagli. Il buco nero potrebbe dunque essere usato come una specie di pattumiera cosmica, la quale, mentre ingoia la spazzatura, restituisce energia. Altri scienziati discutono addirittura l’esistenza stessa dei buchi neri. Una sola cosa è certa: i buchi neri sono uno dei concetti più interessanti che gli studiosi abbiano discusso in questo secolo. E che continueranno a discutere ancora per chissà quanto.