Cronache dalla scuola

Buchi neri per curiosi

La studentessa Angelica Giordano intervista Gabriele Ghisellini sul tema dei buchi neri.

GabrieleGhisellini

Immaginate di essere risucchiati in un corpo la cui attrazione gravitazionale è tanto intensa da catturare anche la luce intorno a voi. Immaginate di raggiungere gradualmente un punto oltre il quale tutto è nulla, oltre il quale una metamorfosi travolge la materia, rendendola energia pura.
Cosa succederebbe? Un assordante, infernale silenzio: la morte.
Volendo approfondire maggiormente e adeguatamente il fenomeno che concerne questi ermetici oggetti cosmici, i buchi neri, ho intervistato l’astrofisico INAF Gabriele Ghisellini, autore del libro Astrofisica Per Curiosi- Breve Storia dell’Universo e ricercatore presso l’Istituto Nazionale di Astrofisica nel campo dei buchi neri super-massicci e dei getti relativistici.

Saranno ormai venticinque anni che sappiamo che al centro di ogni galassia si forma un buco nero.” Ha esordito lo studioso, ricordando il dato risalente agli anni ’90 che ha dimostrato la presenza di un buco nero anche all’interno della Via Lattea. “Questi corpi, molto grandi, possono raggiungere dimensioni che vanno da un milione a dieci miliardi di masse solari. In particolare, il buco nero che si trova nella nostra galassia, Sagitarius A*, è pari a 4 milioni di masse solari. Esso è ormai abbastanza silente, avendo terminato l’ingestione del gas circoscritto, è quindi anche pavidamente percepibile.
Nonostante ciò, c’è stato un tempo in cui, attraendo il gas circostante e comprimendolo, prima che esso potesse oltrepassare il punto di non ritorno(1)N.d.R.: il concetto di punto di non ritorno, o di orizzonte degli eventi, identifica la superficie oltre il quale nessun evento può essere visibile e avere effetto sull’osservatore. Viene chiamata in tale modo poiché in prossimità di questa zona la materia viene attratta in modo irreversibile dalla forza di gravità del buco nero stesso., il buco nero è diventato tanto caldo da emettere una quantità di radiazioni spaventosa, caso analogo all’1% dei buchi neri super-massicci odierni.
Quando un buco nero ha ancora materia da assorbire, invece, si rende visibile- o meglio, la materia intorno ad esso, mentre cade, risulta manifesta. Il corpo cosmico è attivo.
Infine vi è un’altra percentuale di buchi neri super-massicci attivi che riesce non solo a risucchiare la materia, ma anche ad espellerla in due getti paralleli e opposti, dove essa è accelerata a velocità vicine a quelle della luce: questi sono i getti relativistici. A tali velocità, quando la materia emette luce, la traiettoria di questa risulta essere frontale e retta, senza una propagazione che abbraccia tutte le direzioni. La luce diventa blu, la materia un faro ed essendo tutto più concentrato, la luminosità sarà maggiore. Quando questi getti puntano la terra, essi sono estremamente brillanti e quindi, anche a lontananze estreme, risultano visibili.
Ora, si può definire un buco nero un oggetto celeste che ha una concentrazione di materia racchiusa in così poco spazio che la gravità che produce diventa tanto enorme da essere incontrastabile. Se un corpo viene compresso, infatti, la superficie diviene più vicina al nucleo, quindi la gravità risulta essere maggiore e la velocità di fuga – la velocità che deve avere un oggetto per sfuggire alla gravità del campo a cui è soggetto – cresce esponenzialmente fino ad essere maggiore della velocità della luce.

E se il Sole diventasse un buco nero?

Se il Sole diventasse una sfera di 3 chilometri di diametro, nulla potrebbe sfuggire alla sua gravità, neanche la luce, ma solo passando radente a questa distanza dal suo centro. Se infatti la distanza fosse maggiore, per esempio, la Terra rimarrebbe indifferente alla sua forza attrattiva poiché la massa del Sole sarebbe comunque sempre uguale. È comunque evidente che ce ne accorgeremmo perché sarebbe tutto buio. Niente più luce.

Deformazione spaziotemporale di un buco nero
Rappresentazione della deformazione spaziotemporale generata da un buco nero – Gianluigi Filippelli, deviantart

Cos’è il raggio di Schwarzschild che si sente spesso nominare in relazione ai buchi neri?

Il raggio di Schwarzchild è il raggio dell’orizzonte degli eventi, chiamato così in onore del primo astrofisico capace di trovare delle soluzioni esatte alle equazioni di Einstein, il quale si immaginava che potessero esistere delle soluzioni alle sue equazioni.
Una terza personalità importante in questo campo è stata Chandrasekhar, fisico che si accorse che le stelle possono esistere soltanto entro il cosiddetto limite di Chandrasekhar(2)N.d.R.: il limite superiore che può raggiungere la massa di una stella nana bianca. Se superato il limite, al momento del collasso gravitazionale, si formerà un buco nero..

Cosa sono i wormholes?

I wormholes sono una soluzione matematicamente corretta delle soluzioni di Einstein. Un ponte di Einstein-Rosen, un sinonimo della parola “wormhole” definito così in onore dei due ideatori del concetto, potrebbe verificarsi soltanto con la presenza di un’altra dimensione spazio-temporale. Inoltre nell’ipotesi che essi esistano, la loro tendenza a chiudersi velocemente renderebbe complicato il passaggio nel cunicolo, e, infine, essi non si possono generare naturalmente.
Un wormhole piega l’universo in modo tale da congiungere due punti inizialmente lontani. Questo però potrebbe essere matematicamente possibile solo in presenza di qualcuno capace di fare ciò.

È possibile che un buco nero contenga un universo?

Per un buco nero è impossibile contenere un universo, in quanto il buco nero stesso si definisce mediante la condizione di uno spazio esterno, oltre che di uno spazio interno. In più, se il nostro universo fosse veramente contenuto in un buco nero, staremmo cadendo verso un centro.

m87a
Il buco nero supermassiccio al centro di Messier 87 – via ESO

Di recente [aprile 2019] è stata rilasciata la prima fotografia di un buco nero. Che impatto ha, ha avuto e avrà questa straordinaria immagine sulla scienza e sulla storia dell’umanità?

Il primo impatto, dal mio punto di vista, è assolutamente emotivo: è commovente per una persona che ha studiato per trent’anni i buchi neri.
Dal punto di vista scientifico vi sono stati pareri contrastanti. Alcuni infatti sostengono che l’esaltazione nei confronti di questa immagine sia eccessiva. Io, invece, sostengo il contrario e ribadisco che l’ipotesi dell’esistenza dei buchi neri non è sempre stata accettata dai fisici: l’accettazione dei buchi neri come realtà avviene dopo gli anni ’70. Avere questa foto che testimonia l’esistenza dei buchi neri è un test che la relatività generale ha superato brillantemente.

Note   [ + ]

1. N.d.R.: il concetto di punto di non ritorno, o di orizzonte degli eventi, identifica la superficie oltre il quale nessun evento può essere visibile e avere effetto sull’osservatore. Viene chiamata in tale modo poiché in prossimità di questa zona la materia viene attratta in modo irreversibile dalla forza di gravità del buco nero stesso.
2. N.d.R.: il limite superiore che può raggiungere la massa di una stella nana bianca. Se superato il limite, al momento del collasso gravitazionale, si formerà un buco nero.

Add Comment

Click here to post a comment

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.

Scritto da

eduinaf_avatar_autori Angelica Giordano

Studentessa

Categorie