Ascolta le parole "buco nero" e potresti pensare a un vortice rotante, che risucchia tutto nelle sue fauci come tuo zio a un buffet di nozze. Puoi immaginare una stella che viene attratta verso di essa come un pezzo di spaghetti, che svolazza nel vuoto fino a quando non viene assorbita dall'esistenza. La realtà non è così semplice o così deliziosa. Ecco il nostro primer.
Cos'è un buco nero?
I buchi neri hanno confuso i fisici per secoli, ma una semplice descrizione sarebbe un'area nello spaziotempo che ha una gravità così forte che nemmeno la luce può sfuggire alla sua attrazione.
Una delle prime cose da capire sui buchi neri è che non sono spazio vuoto, ma piuttosto materia compattata in un'area molto piccola. Un buco nero può avere la massa di 20 stelle, per esempio, ma avere solo le dimensioni del centro di Londra. Quella densità fa cose strane alle leggi del tempo e dello spazio, una di queste è la comparsa di una barriera teorica chiamata orizzonte degli eventi.
LEGGI SUCCESSIVO: La svolta del buco nero rivela getti oscillanti individuati dai supercomputer
Vedi correlati
Nella teoria della relatività generale di Albert Einstein, l'orizzonte degli eventi è un punto di non ritorno. Man mano che un oggetto si avvicina all'orizzonte degli eventi, sempre più percorsi presi dalle sue particelle si piegano verso il buco nero. Una volta che l'orizzonte degli eventi è stato violato, la deformazione dello spaziotempo diventa così grande che non c'è modo per le particelle di muoversi verso l'esterno.
Questo è il punto in cui il buco diventa “nero”, quando la luce non riesce a sfuggire dall'essere trascinata in avanti, in avanti, verso una singolarità gravitazionale; un punto in cui lo spaziotempo è diventato così distorto, la sua curvatura è infinita. Qui, tutte le leggi della fisica così come le intendiamo noi vengono buttate fuori dalla finestra. Nessuno sa davvero cosa succede alla singolarità.
Quanto sono grandi i buchi neri?
Esistono quattro classi di buchi neri, anche se due di queste sono ipotetiche. All'estremità superiore dello spettro ci sono buchi neri supermassicci, che si ritiene risiedano al centro della maggior parte delle galassie. Si pensa che quello nella nostra Via Lattea, noto come Sagittarius A*, abbia la massa di 4 milioni di soli con un orizzonte degli eventi che si estende per 44 milioni di chilometri.
All'estremità inferiore dello spettro c'è il micro buco nero, che potrebbe essere piccolo come un singolo atomo, anche se dobbiamo ancora misurarne uno di queste dimensioni. Tra questi due ci sono ipotetici buchi neri di massa intermedia e buchi neri stellari, creati dal collasso di stelle con circa tre volte o più la massa del nostro sole.
(Immagine artistica del buco nero stellare Cygnus X-1. Credito: NASA/CXC/M.Weiss)
Un'altra intrigante categoria possibile è il buco nero primordiale, proposto per la prima volta da Stephen Hawking nel 1971. Questi ipotetici buchi neri potrebbero essersi formati durante la nascita dell'universo, prima che le stelle venissero all'esistenza, e potrebbero contenere spiegazioni cruciali per l'esistenza della materia oscura.
LEGGI SUCCESSIVO: La simulazione più dettagliata del nostro universo mai realizzata copre l'incredibile cifra di un miliardo di anni luce
Gli sforzi per trovarli finora si sono rivelati vani, anche se questo potrebbe cambiare grazie alla partnership Ligo-Virgo e al suo rilevamento di onde gravitazionali. Essere in grado di rilevare increspature nel tessuto dello spaziotempo potrebbe aprire la strada a ulteriori indagini, guardando indietro nel tempo alle fusioni di buchi neri che precedono le stelle.
Cosa mi succederebbe se cadessi in un buco nero?
Se sei stato abbastanza sfortunato da ritrovarti risucchiato in un buco nero (le mie commiserazioni), alcune cose strane sono succederà a te, e alcune cose ancora più strane succederanno a qualcuno che ti guarda da una distanza di sicurezza.
Cosa succede quando un oggetto viola l'orizzonte degli eventi non è facilmente comprensibile, e questo perché lo è il punto in cui due diversi modelli di fisica - la meccanica quantistica e la relatività generale - si contraddicono altro.
C'è un eccellente resoconto di questo quadrum - chiamato il paradosso dell'informazione del buco nero - di Amanda Gefter per il BBC. Il succo è questo: per qualcuno che ti guarda violare l'orizzonte degli eventi, verrai lentamente cancellato dalla distorsione di spazio, il rallentamento del tempo e il calore della radiazione di Hawking - qualcosa che, tra l'altro, alla fine dissiperà anche il nero buco.
Quindi sei morto, vero? Non esattamente. Secondo la relatività generale, passeresti effettivamente attraverso l'orizzonte degli eventi, senza notare gli effetti della gravità perché saresti in caduta libera (qualcosa che Einstein chiamò il suo "pensiero più felice”), precipitando verso la singolarità.
Ma come puoi viaggiare nello spazio ed essere bruciato fino a diventare croccante allo stesso tempo? Questo dilemma si verifica perché la fisica quantistica afferma che le informazioni non possono essere perse e quindi il tuo corpo deve rimanere fuori dall'orizzonte. Se non attraversi l'orizzonte degli eventi, tuttavia, violerai le leggi della relatività generale. Gli scienziati hanno postulato una serie di soluzioni per riconciliare queste leggi contrastanti della natura, ma il paradosso è un punto interrogativo in corso nel cuore della fisica.
Quando si tratta di buchi neri, quindi, non è solo la luce che non può sfuggire, ma anche il cervello di generazioni di pensatori.
Credito immagine principale: Wikimedia Commons
