Cosa sono i buchi neri, e soprattutto, esistono davvero?

30 gennaio 2014 10:270 commentiDi:

buco nero

Spesso oggetto di romanzi di fantascienza, i buchi neri sono oggetti misteriosi che da quando sono stati previsti da Einstein nella Teoria della Relatività Generale nel 1915 e poi scoperti nella nostra galassia e in tutto l’Universo, hanno generato intorno a loro una serie di teorie sul loro funzionamento e su cosa essi contengono.

Nella maggior parte dei casi si tratta di miti, di leggende, ma studiando i buchi neri ci si accorge che la verità può essere più strana della finzione e che la  natura stessa è più strana della fantascienza. 

Più di una dozzina di buchi neri sono già stati scoperti nella nostra galassia, ma è stato stimato che nella Via Lattea ce ne siano più di un milione. E un buco nero gigante, più pesante di milioni di stelle, è stato scoperto proprio al centro della nostra galassia e ne esistono altrettanti per ognuna delle galassie del nostro Universo.

I buchi neri si sono rivelati essere gli oggetti più potenti dell’universo ed la loro esplorazione è una delle più eccitanti frontiere dell’astronomia.

Che cos’è un buco nero?

I buchi non sono altro che i resti di una stella che ha finito il suo ciclo vitale, sono dei piccoli oggetti dell’universo in cui la massa è così densa che nemmeno la luce è in grado di sfuggire dalla forza gravitazionale che sono in grado di generare.

Questa è una prima semplicistica spiegazione di cosa sono i buchi neri, ma per capire bene la loro natura è necessario fare alcune precisazioni. Mentre, infatti, la maggior parte delle che muoiono si trasformano in nane bianche o in stelle di neutroni, i buchi neri sono  l’ultimo stadio evolutivo della vita di enormi stelle, la cui dimensione è stata almeno 10 o 15 volte più massiccio di quella del nostro sole.

Come si origina un buco nero  

In queste stelle giovani e ancora vitali, la fusione nucleare – che è il motore della loro vita – crea energia e una costante pressione verso l’esterno. Questa pressione verso l’esterno è bilanciata dalla spinta verso l’interno data dalla forza di gravità generata dalla stessa massa della stella. Quando il nucleo della stella si esaurisce, ovvero quando non è più in grado di fondersi ulteriormente (ovvero gli atomi al suo interno non si possono più fondere) la stella perde la sua fonte di energia e non è più in grado di contrastare la forza di gravità: il risultato è un collassamento della stella sul suo nucleo.

All’interno di questo nucleo ci sono diverse tonnellate di materiale resistente ad un’ulteriore compressione ma che continua ad oscillare scatenando un’ultima ondata di fusione nucleare incontrollata. La stella, ormai totalmente fuori equilibrio, esplode. La supernova risultante può offuscare un’intera galassia e può essere vista da tutto l’universo.

Nella scia dell’esplosione della supernova rimane il nucleo della stella originaria: nel caso di una stella di dimensioni fino a circa 20 volte quelle del nostro Sole si genera una stella di neutroni, nel caso di stelle più grandi il nucleo si trasforma in un buco nero.

Cosa succede all’interno di un buco nero?

In poche parole, un buco nero è una regione di spazio incredibilmente densa e con una potentissima forza di gravità, circa 30 volte superiore a quella che sentiamo sulla Terra: più la forza di gravità è potente, più difficile sarà per gli oggetti che cadono nella sua zona di influenza sfuggire alla sua attrazione.

All’interno die buchi neri, la forza di gravità è talmente elevata che nemmeno la luce riesce a sfuggire in quanto la velocità di fuga (ovvero il punto in cui un oggetto può sfuggire alla forza di gravità) è maggiore della velocità della luce, quindi nemmeno la luce può sfuggire da questo potente campo gravitazionale, e questo spiega la ragione per cui i buchi neri hanno questo nome.

Ma un buco nero non è fatto solo di un buco: intorno c’è una sorta di area, un volume di spazio delimitata da un “orizzonte degli eventi”. L’orizzonte degli eventi segna un invisibile confine dove la velocità di fuga è esattamente uguale alla velocità della luce. Al di fuori di questo orizzonte, qualunque oggetto abbia una velocità di fuga uguale a quella della luce può sfuggire dall’influenza gravitazione del buco nero: se si attraversa questa linea, però, si inizia un viaggio di sola andata verso l’ignoto.

Cosa ci sia all’interno di un buco nero è un mistero, un qualcosa su cui si possono fare solo congetture.

I buchi neri esistono davvero?

Dato che i buchi neri sono, appunto, neri, sono anche invisibili. Allora come è stato possibile dimostrare la loro esistenza?

I buchi neri per loro natura sono difficili da osservare, così la prova della loro esistenza è per necessità indiretta: l’esistenza dei buchi neri è dimostrata dagli effetti che questi hanno sulla materia intorno a loro. Gli scienziati hanno finora studiato i buchi neri partendo da questo presupposto e, dopo le varie prove portate, tutti hanno concordato che questi oggetti esistono realmente anche se non visibili.

Ma Stephen Hawking, uno dei più famosi fisici esistenti al mondo e uno dei maggiori esperti in materia, ha dichiarato, dopo aver effettuato nuovi studi, che i buchi neri non esistono, o almeno non nella forma in cui li abbiamo immaginati finora, provocando così un ripensamento su questi misteriosi ed affascinanti oggetti spaziali.

Secondo Hawking non esisterebbe alcun orizzonte degli eventi, ovvero le linee di confine che se superate portano alla distruzione della materia, ma solo degli orizzonti apparenti:

i buchi neri possiedono “orizzonti apparenti” che intrappolano solo temporaneamente materia e di energia che può eventualmente riemergere come radiazione. Questa radiazione uscente possiede tutte le informazioni originali su ciò che è caduto nel buco nero, anche se in forma radicalmente diversa. Poiché le informazioni in uscita è criptato – continua Hawking – non c’è modo pratico per ricostruire tutto ciò che è caduto in base a ciò che viene fuori. Il rimescolamento si verifica perché l’orizzonte apparente è caotico per natura, come non è possibile prevedere in anticipo di due giorni che tempo farà in una determinata regione.

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