Dentro un buco nero: il viaggio impossibile spiegato dalla scienza.
Vi siete mai chiesti cosa accadrebbe se cadessimo in un buco nero? È un viaggio estremo che probabilmente non compieremo mai, come umanità, in questa vita. La scienza, però, ci dà la possibilità di immaginare cosa accadrebbe al nostro corpo e alla nostra mente. Tra spaghettificazione, dilatazione del tempo e paradossi quantistici che ancora non abbiamo risolto, proviamo a fare un viaggio immaginario all’interno dell’orizzonte degli eventi di uno di questi giganti cosmici. Mettetevi comodi.
Cadere in un buco nero: tra spaghettificazione e misteri quantistici
La NASA ha diffuso un filmato che simula l’ingresso di un corpo in un buco nero, una regione dello spazio con una gravità così forte che nemmeno la luce riesce a sfuggirgli. La simulazione è stata elaborata da un supercomputer in cinque giorni, mentre su un normale computer portatile ci sarebbero voluti 10 anni. La prima cosa che risalta subito all’occhio è il cosiddetto orizzonte degli eventi: all’interno di questo confine, la velocità necessaria per uscire dal buco nero supera la velocità della luce, che è la massima velocità possibile. Quindi qualsiasi cosa penetri nell’orizzonte degli eventi è destinata a rimanervi dentro, persino la luce. Poiché la luce non può fuoriuscire, i buchi neri stessi non la emettono né la riflettono, e nulla di ciò che accade al loro interno può raggiungere un osservatore esterno. Ma gli astronomi possono osservare i buchi neri grazie alla luce emessa dalla materia circostante che non è ancora penetrata nell’orizzonte degli eventi.
Il disco di accrescimento di un buco nero
La principale sorgente luminosa di un buco nero è una struttura chiamata disco di accrescimento. Se potessimo vederlo da vicino, scopriremmo che ha una forma strana se osservato da quasi tutte le angolazioni. Questo perché il suo campo gravitazionale deforma lo spazio-tempo, il tessuto dell’universo, e la luce deve seguire questo percorso distorto. Gli astronomi chiamano questo processo “lente gravitazionale”. La luce che ci raggiunge dalla sommità del disco dietro il buco nero sembra formare una protuberanza sopra di esso. La luce proveniente dal lato più lontano del disco segue un percorso diverso, creando un’altra protuberanza sottostante. Le dimensioni e la forma delle protuberanze cambiano a seconda dell’angolazione e non vediamo alcuna protuberanza quando osserviamo il disco frontalmente.
Cos’è la spaghettificazione?
In astrofisica, la spaghettificazione è l’effetto mareale causato da intensi campi gravitazionali. Quando cade verso un buco nero, ad esempio, un oggetto viene allungato nella direzione del buco nero (e compresso perpendicolarmente ad esso durante la caduta). In effetti, l’oggetto può essere distorto in una versione lunga e sottile della sua forma originale, come se fosse allungato come uno spaghetto. Questo processo è noto, appunto, come spaghettificazione ed è stato descritto per la prima volta dal fisico teorico Stephen Hawking nel suo libro “Breve storia del tempo”.
Nel libro, Hawking descrive il viaggio di un astronauta immaginario nell’orizzonte degli eventi di un buco nero. Nella descrizione, Hawking ha descritto dettagliatamente come l’astronauta abbia attraversato l’orizzonte degli eventi e sia stato “stirato come spaghetti”, da cui il nome del fenomeno. Gli astronomi hanno anche teorizzato che le stelle potrebbero apparire come schiacciate come un tubetto di dentifricio quando vengono allungate dalla gravità dei buchi neri.
La dilatazione temporale
Oltre alla gravità che dilata e schiaccia gli oggetti, un altro strano fenomeno che un viaggiatore osserverebbe vicino a uno di questi mostri cosmici è la cosiddetta dilatazione del tempo, per cui il tempo scorre più lentamente per chi si trova nei pressi di un buco nero. Questo accade perché oggetti con una massa molto grande come i buchi neri creano intensi campi gravitazionali che curvano e allungano il “tessuto” dello spazio-tempo. In realtà, qui sulla Terra sperimentiamo una piccolissima dilatazione del tempo a causa della gravità terrestre. Questo è stato osservato sugli aerei, dove gli orologi ticchettano a una velocità leggermente maggiore in aria rispetto a quando sono a terra. Anche gli astronauti che vivono sulla Stazione Spaziale Internazionale percepiscono il tempo a una velocità leggermente diversa perché sono più lontani dall’attrazione gravitazionale terrestre. Per visualizzare la dilatazione del tempo, immagina un oggetto che viaggia verso un buco nero. Man mano che l’oggetto si avvicina all’orizzonte degli eventi, sembra iniziare a muoversi infinitamente più lentamente, fino a quando non appare completamente fermo.
Cosa accade dopo?
Non lo sappiamo (ancora). Proprio così. Man mano che la materia cade verso la singolarità all’interno di un buco nero, l’attrito di questo movimento può generare luce che spazia dalle onde radio alla luce visibile e ai raggi X. A volte, i buchi neri possono perfino deviare parte di questa materia in caduta verso getti di particelle ad alta velocità che si allontanano dal buco nero e che possono emettere raggi gamma. Gli astronomi spesso sfruttano questi getti di radiazione per trovare i buchi neri. Quindi, ricapitolando, la materia vicino a un buco nero può essere spaghettificata, surriscaldata, compressa, schiacciata, sbriciolata e fatta roteare, mentre il tempo stesso si dilata. Ma una volta che la materia precipita oltre l’orizzonte degli eventi, non sappiamo ancora esattamente cosa accada. Chissà se in futuro riusciremo a scoprire davvero cosa si prova a cadere in un buco nero.
Per saperne di più:
- Leggi l’approfondimento della NASA.
- L’anatomia di un buco nero, spiegata dalla NASA.
