La distorsione dei principi della fisica; "il mistero dei buchi neri" tra leggenda e realtà

La distorsione dei principi della fisica; "il mistero dei buchi neri" tra leggenda e realtà

no dei limiti di materie come l'astronomia e la fisica è anche uno dei temi su cui si è speculato per tutto il corso del XX secolo: su di essi esiste una filmografia praticamente infinita, ipotesi e supposte teorie, vere e proprie "leggende metropolitane dello spazio". Stiamo parlando, chiaramente, dei misteriosi buchi neri e della moltitudine di teorie che li riguardano. Alle parole "buco nero" balzano subito alla mente luoghi tremendi, da cui niente e nessuno può scappare, abissi dello spazio che sono gli incubi del più audace esploratore spaziale. Ma, forse, ponendoci le domande giuste, un argomento come questo può interessare, anche per le moltissime teorie che si possono individuare partendo proprio dai buchi neri.

Sfatiamo già da questo momento il primo dei miti che mette in dubbio l'esistenza dei buchi neri: essi in verità esistono. Ne è stato individuato uno nella zona della stella Cygnus X-1, la quale ruota attorno ad una stella di grande massa, ma invisibile: è quindi teoricamente e praticamente possibile che la stella di grande massa possa essere un buco nero. Inoltre l'ipotesi è confermata dai test sui raggi X emessi dal corpo celeste che sono simili a quelli che secondo gli studi dovrebbero essere quelli di un buco nero

Ma che cos'è realmente un buco nero?

Il termine "buco nero" fu coniato dal fisico americano John Wheeler nel '69, ma fin dalla seconda metà del seicento si avanzavano intuizioni di stelle con densità molto elevata ed estremamente grandi (circa 250 volte più del sole) che avevano la potenzialità di attrarre corpi anche molto estesi; inoltre, la loro elevatissima densità e la loro capacità di attrazione impedivano alla luce di raggiungerci. Ma questa teoria, seppur ben formulata, aveva dei grossi "bug", che furono in seguito colmati dalla scoperta della natura ondulatoria e non corpuscolare della luce. Ciò, in parte vero, fu smentito dal fatto che un fenomeno di tipo elettromagnetico non può essere attirato da nessun tipo di campo gravitazionale. Quest'ultima imperfezione fu infine cancellata dalla teoria della relatività che dimostra la natura dualistica della luce (corpuscolare e ondulatoria).

La caratteristica fondamentale di un buco nero, e quella anche su cui si è speculato parecchio, è l'orizzonte degli eventi che delimita una porzione di spazio in cui la velocità di fuga (con il termine velocità di fuga si intende la velocità che un corpo deve avere per abbandonare un campo gravitazionale) è maggiore di quella della luce: ma dal momento che, come afferma la moderna teoria quantistica, nessun corpo è in grado di superare la velocità della luce si deduce che è impossibile allontanarsi dall'orizzonte degli eventi.

In termini tecnici, non divagando tra speculazioni filosofiche, il campo gravitazionale prodotto da un buco nero è talmente forte che riesce a distorcere lo spazio tempo. In termini più semplicistici, portando anche un esempio esplicativo, possiamo dire che osservando da lontano una navicella che si sta introducendo in un orizzonte degli eventi la vedremo rallentare sino a fermarsi in prossimità dell'orizzonte come se il tempo avesse arrestato il suo naturale trascorrere, o si fosse dilatato all'infinito. La situazione si capovolge se si osserva dal buco nero la navicella lontana: essa, per noi, si muoverà a velocità praticamente infinita!

Un'altra particolarità dei buchi neri fu ipotizzata negli anni 60 del XX secolo da Hawking e Penrose i quali giunsero alla conclusione che al centro dei buchi neri esiste una situazione di singolarità (situazione assolutamente non descrivibile dalle leggi fisiche) in cui sia la densità che la curvatura spazio tempo assumono caratteristiche alquanto uniche, infatti ci potrebbe essere una profonda  distorsione dei parametri che permettono la vita e l'evoluzione all'interno dell'universo.

Per quanto riguarda le caratteristiche fisiche e strutturali di un buco nero per prima cosa bisogna dire che essi differiscono in dimensioni e forma tra di loro: infatti alcuni di essi sono sferici e non ruotano altri sono rotanti e di forma irregolare che ricorda la forma geoidale della terra (cioè con un rigonfiamento nella parte equatoriale). Anche le dimensioni sono molto varie; infatti, anche se in media essi derivano da stelle con massa 10 volte superiore a quella solare, si suppone l'esistenza di buchi neri massicci e supermassicci (come ad esempio quello che si trova al centro della nostra galassia) che hanno centomila volte la massa solare. Infine, i più vecchi sono presumibilmente anche i più piccoli poiché sono nati a seguito di un esplosione di supernova.

Circa l'evoluzione di un buco nero molte cose sono ancora da scoprire e non si sa con certezza quali siano la vita e le tappe di un buco nero. Si è dapprima ipotizzato che i buchi neri fossero in grado di espandersi e accrescersi nel tempo, inglobando materia ed energia dall'esterno, ma questa ipotesi decadde quando Hawking, applicando i principi della relatività, dimostrò che si potessero estinguere nel nulla a causa della continua emissione di energia.

Secondo ipotesi fantascientifiche ma basate sulla teoria della relatività, i buchi neri potrebbero essere punti di collegamento (Ponte di Einstein-Rosen) tra diversi universi o tra diversi punti dell'universo. Quindi teoricamente un oggetto che riuscisse a passare incolume attraverso il buco nero si ritroverebbe istantaneamente in un altro spazio e in un altro tempo. Seconde altre, ipotesi i buchi neri sarebbero "gemme di nuovi universi".