Tre motivi che ci dicono che i buchi neri sono pericolosi

Poche volte un termine scientifico ha spiegato un particolare fenomeno, come il termine “buco nero” o “black hole“. Il termine “buco nero” fu coniato nel 1967 da John Archibald Wheeler, importante fisico americano che con Niels Bohr ed Enrico Fermi, fu uno dei pionieri della fissione nucleare. Prima di allora si parlava di “stella oscura” (dark star) o di “stella nera” (black star).
Un buco nero è una regione dello spaziotempo dove si concentra una massa, da qualche decina a miliardi di masse solari, racchiusa in un volume relativamente piccolo. Un buco nero è definito come una sfera la cui superficie esterna è detta orizzonte degli eventi e il suo raggio massimo è detto raggio di Schwarzschild. Il raggio di Schwarzschild è il punto di non ritorno, che prende il nome dall’astrofisico tedesco Karl Schwarzschild. Quando una stella collassa, nel caso che le sue dimensioni scendano al di sotto del raggio di Schwarzschild, essa diventa un buco nero, un oggetto con un campo gravitazionale tale da non lasciare sfuggire nemmeno la luce. Un buco nero stellare di dieci masse solari (10 milioni di masse terrestri) è racchiuso in un raggio approssimativamente di 30 km
I buchi neri sono un argomento molto discusso in questi giorni, soprattutto dopo l’assegnazione del Nobel. La metà del Premio per la fisica 2020 è stata assegnata a Roger Penrose, uno dei massimi scienziati viventi e genio poliedrico, (come lo ha definito Carlo Rovelli in un articolo su il corriere), per il suo lavoro matematico che dimostra che i buchi neri sono una conseguenza inevitabile della teoria della gravità di Einstein. Andrea Ghez e Reinhard Genzel hanno condiviso l’altra metà del Nobel per aver dimostrato che un buco nero supermassiccio si trova al centro della nostra galassia.
Ci sono tre ragioni per aver paura dei buchi neri.
Sarebbe una pessima idea cadere oltre l’orizzonte degli eventi di un buco nero, verremo ridotti in pezzi, o “spaghettificato”, questa è la prima ragione. Ma ce ne sono altre due, la seconda è che un buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, (ogni galassia ne ha uno, non abbiamo scampo) ha un appetito insaziabile. La terza ragione è che le leggi della fisica che abbiamo a disposizione perdono di significato se applicate a questi oggetti straordinari e terribili.
A parlarci dei buchi neri e dei misteri che circondano questi oggetti cosmici è Chris Impey Professore di Astronomia all’Università dell’Arizona che li studia da oltre 30 anni. In particolare, concentrandosi su quella classe di buchi neri chiamati “supermassicci” che si trovano al centro delle galassie. Spesso inattivi, quando diventano attivi e divorano stelle e gas, la regione vicina al buco nero può eclissare l’intera galassia che li ospita. Le galassie in cui sono attivi sono chiamate quasar. Nonostante le scoperte, aggiunge Impey nel suo articolo, ci sono molti misteri da svelare.
Si ritiene che i buchi neri si formino quando una stella massiccia collassa dopo aver esaurito gli elementi da utilizzare nella fusione nucleare. Appena le reazioni di fusione si interrompono il nucleo stellare collassa in uno stato di densità tale da essere 100 volte più denso di un nucleo atomico. Questa regione di spazio diventa cosi densa che protoni, neutroni ed elettroni non sono più particelle discrete. Poiché i buchi neri non emettono luce, possono essere rilevati quando orbitano attorno a una stella compagna che può consentire agli astronomi di capire se il compagno oscuro è un buco nero.
Il primo buco nero ad essere confermato è stato Cygnus X-1, la sorgente di raggi X più brillante posta nella costellazione del Cigno. Da allora, sono stati scoperti circa 50 buchi neri in sistemi in cui una stella vi orbita attorno. Sono gli esempi più vicini che abbiamo di circa 10 milioni di buchi neri che dovrebbero essere sparsi in tutta la Via Lattea.
I buchi neri, spiega Impey, sono tombe della materia; niente può sfuggirgli, nemmeno la luce. Il destino di chiunque cada in un buco nero sarebbe una dolorosa “spaghettificazione”, un’idea resa popolare da Stephen Hawking nel suo libro “A Brief History of Time “. Nella spaghettificazione, l’intensa gravità del buco nero ti farebbe a pezzi, separando le tue ossa, muscoli, tendini e persino molecole. Come il poeta Dante ha descritto le parole oltre le porte dell’inferno nella Divina Commedia: abbandonate la speranza, voi che entrate.
Negli ultimi 30 anni, le osservazioni effettuate con il telescopio spaziale Hubble hanno dimostrato che tutte le galassie hanno buchi neri supermassicci al centro. Le galassie più grandi hanno al centro buchi neri immensi. In natura esistono buchi neri di poche masse solari o mostruosi buchi neri di milioni o miliardi di masse solari, paragonare le due tipologie è come paragonare una mela alla Grande Piramide di Giza.
Proprio l’anno scorso, gli astronomi hanno pubblicato la prima immagine in assoluto di un buco nero e del suo orizzonte degli eventi, una bestia di 7 miliardi di masse solare che si trova al centro della galassia ellittica M87. Il buco nero in M87 è mille volte più massiccio del buco nero presente al centro della Via Lattea, e gli scopritori si sono aggiudicati il ​​Premio Nobel di quest’anno. Questi buchi neri sono tranquilli per la maggior parte del tempo, ma quando la loro gravità attira stelle e gas, diventano attivi emettendo un’enorme quantità di radiazioni. I buchi neri supermassicci sono pericolosi in due modi. Se ti avvicini troppo, l’enorme gravità ti risucchierà dentro. E se sono nella loro fase quasar attiva, sarai colpito da radiazioni ad alta energia.
Quanto è luminoso un quasar? Impey ci illustra un’analogia chiedendoci di immaginare di sorvolare una grande città come Los Angeles di notte. I circa 100 milioni di luci di automobili, spiega Impey, case e strade della città corrispondono alle stelle di una galassia. In questa analogia, il buco nero nel suo stato attivo è come una sorgente di luce di 1 pollice di diametro nel centro di LA che eclissa la città di centinaia o migliaia di volte. I quasar sono gli oggetti più luminosi dell’intero Universo.
Il più grande buco nero scoperto finora contiene 40 miliardi di volte la massa del Sole, o 20 volte la dimensione del sistema solare. Mentre i pianeti esterni del nostro sistema solare orbitano una volta ogni 250 anni, questo oggetto immensamente più massiccio ruota una volta ogni tre mesi. Il suo bordo esterno si muove a metà della velocità della luce. Come tutti i buchi neri, quelli enormi sono preclusi alla vista da un’orizzonte degli eventi. Al loro centro c’è una singolarità, un punto nello spazio dove la densità è infinita. Non possiamo capire l’interno di un buco nero afferma Impey, perché le leggi della fisica in quella regione vengono meno. Il tempo si congela all’orizzonte degli eventi e la gravità diventa infinita nella singolarità.
Qui però Impey ci da una buona notizia, si potrebbe sopravvivere alla caduta verso un buco nero supermassiccio. Sebbene la loro gravità sia più forte, l’effetto di spaghettificazione è più debole di quanto sarebbe con un piccolo buco nero e non ci ucciderebbe. La cattiva notizia è che l’orizzonte degli eventi segna il confine dell’abisso. Niente può sfuggire dall’interno dell’orizzonte degli eventi, quindi è impossibile scappare o raccontare l’esperienza vissuta.
Secondo il fisico Stephen Hawking, i buchi neri stanno lentamente evaporando. Nel lontano futuro dell’universo, molto tempo dopo che tutte le stelle si saranno spente e le galassie saranno scomparse dalla nostra visuale a causa dell’espansione accelerata dell’Universo, i buchi neri saranno gli ultimi oggetti a sopravvivere. I buchi neri più massicci impiegheranno un numero inimmaginabile di anni per evaporare, stimato tra 10 e 100° potenza, o 10 seguito da 100 zeri. Gli oggetti più spaventosi dell’universo dureranno per molto tempo.
Fonte: https://www.livescience.com/black-holes-are-scariest-objects-in-universe.html?fbclid=IwAR1gezFgGyg6S7LKlk1N3X24SdTnm07lj9aQDygnZkHOYS3hqOw4b0JhcEk