Non saremo mai in grado di sapere cosa si nasconde dietro l’orizzonte degli eventi di un buco nero. Ecco perché una “singolarità” è inevitabile.

Più massa metti in un piccolo volume di spazio, più forte diventa l’attrazione gravitazionale. È stato Einstein a dircelo, attraverso la sua teoria della relatività. C’è un limite fisico alla densità di un oggetto tridimensionale: se superi quel valore, sei destinato a diventare un buco nero, una regione di spazio in cui la gravità è così forte da creare un orizzonte degli eventi all’interno del quale nulla può più uscire. Una singolarità. Ci si chiede spesso se esista una qualche forma di materia che resisterebbe al collasso gravitazionale all’interno di un buco nero. Il problema, però, è che non possiamo accedere direttamente alle informazioni contenute all’interno di un buco nero (e potremmo non potervi accedere mai).

Un wormhole. Credit: AlexAntropov86 (Pixabay)

Perché una singolarità è inevitabile all’interno di un buco nero

Ogni volta che stelle molto massicce esplodono in supernove, possono creare un buco nero. La cosa più comune che osserviamo, però, sono i loro nuclei che collassano formando una stella di neutroni, la cosa più densa e massiccia che non riesce a diventare un buco nero. Verrebbe da chiedersi: come fa ad esserci materia all’interno del nucleo di un oggetto così denso? L’unico modo perché ciò sia possibile è che ci sia qualcosa all’interno dell’oggetto che esercita una forza verso l’esterno, combattendo contro il collasso gravitazionale.

Per un oggetto a bassa densità come la Terra, è sufficiente la forza elettromagnetica per farlo. Ma all’interno di una stella di neutroni non ci sono atomi, piuttosto un enorme nucleo fatto esclusivamente di neutroni. C’è un solo modo per impedire alla materia di collassare in una singolarità: le forze devono essere scambiate. Un ottimo modo per visualizzare questa cosa è immaginare lo spazio come un flusso e le particelle come se si muovessero in quella “cascata”. Se lo spazio corre più veloce di quanto le tue particelle possano fare, verrai attratto verso l’interno anche se le tue particelle tentano di defluire verso l’esterno.

L’orizzonte degli eventi. Credit: Andrew Hamilton/JILA/University of Colorado

Dentro l’orizzonte degli eventi di un buco nero

All’interno dell’orizzonte degli eventi di un buco nero le particelle non hanno la possibilità di andare verso l’esterno, quindi non hanno altra scelta che cadere e avvicinarsi il più possibile alla regione centrale. Non importa come la imposti questa cosa: ogni particella all’interno dell’orizzonte degli eventi finisce inevitabilmente in una posizione singolare, la singolarità al centro di ogni buco nero.

In altre parole, dovremmo formulare una nuova forza, finora sconosciuta, per violare il principio di relatività per far “scappare” le particelle verso l’esterno ad una velocità superiore a quella della luce. È uno scenario che va in conflitto con le leggi della fisica che conosciamo. Finché le particelle sono limitate dalla velocità della luce, non c’è modo di avere una struttura stabile (e non singolare) all’interno di un buco nero.

Senza una nuova forza e un effetto che permetta alle particelle di superare la velocità della luce, il meglio che puoi fare è “spalmare” la tua singolarità in un oggetto unidimensionale simile ad un anello (a causa del momento angolare), ma anche in questo caso non avresti una struttura tridimensionale. Ergo: non possono esserci particelle, strutture o entità reali che sopravvivrebbero ad un viaggio all’interno di un buco nero.

Riferimenti: Big Think

Passione Astronomia partecipa al Programma Affiliazione Amazon EU, che consente ai siti di percepire una commissione pubblicitaria pubblicizzando e fornendo link al sito Amazon.it