Cinquantamila.it La storia raccontata da Giorgio Dell'Arti

I mostri esistono e ce ne è uno proprio al centro della nostra Galassia. Un immane buco nero si annida nel cuore della Via Lattea: lo ha stanato Andrea Ghez, astronomo all’Università della California che dal 1995 segue, con il telescopio Kech 1 sul monte Mauna Kea (Hawaii), le sorti di duecento stelle di quella zona galattica. Una ventina di esse si muovevano in modo anomalo, spiraleggiando con una velocità dieci volte superiore alla media attorno a un punto indicato come ”Sagittarius A”. Osservandole, Ghez ha calcolato che a causare la differenza di velocità osservata fosse la presenza di un corpo centrale almeno 2,6 milioni di volte più massiccio del nostro Sole. Durante le sue osservazioni, la stella più vicina al centro di questa rotazione sparì misteriosamente, confermando che il «mostro» (così gli studiosi chiamano i buchi neri supermassicci) aveva consumato il suo fiero pasto. TEORIZZATO NEl 1700 da un ecclesiastico Ma cos’è un buco nero? Secondo la fisica è in realtà un oggetto molto compatto, capace - per la sua immensa densità concentrata in poche decine di km - di deformare lo spazio e il tempo circostanti, tanto da creare una depressione spazio-temporale capace di risucchiare qualsiasi cosa gli passi vicino. Coniato nel 1967 da John Wheeler, il termine black hole ebbe successo, a differenza di ”stella congelata” e ”collapsar” proposte da altri studiosi. Ma, se Wheeler fu il primo a battezzarlo, non fu il primo a intuirne l’esistenza. La storia di questa anomalia astrofisica risale al 1784 quando l’ecclesiastico John Michell, studiando la Legge di gravitazione universale scoperta da Newton un secolo prima, ipotizzò che se il nostro Sole - mantenendo la sua attuale densità - fosse 500 volte più grande, non brillerebbe affatto: la sua gravità tratterrebbe la luce da lui stesso prodotta. Alla stessa conclusione arrivò poco tempo dopo anche Pierre Simone de Laplace. ASTRI OBESI STRIZZATI dALLA GRAVITà Per inquadrare il problema nei giusti termini bisognerà attendere il 1916, quando Einstein ultimò la stesura della Relatività Generale, che prevedeva la deflessione dei raggi di luce in prossimità di un corpo dotato di massa. Questo effetto trovò conferma nel 1919 con il famoso esperimento di Eddington, che misurò la posizione di alcune stelle sulle lastre fotografiche durante un’eclissi di Sole: era possibile vedere i loro raggi di luce vicino al bordo della scura silhouette del Sole eclissato dalla Luna, nonostante esse giacessero nella zona di cielo non osservabile in quanto occupata dal disco solare. Era la conferma attesa: la massa del nostro astro costringeva la luce delle stelle lontane a mostrarsi deflettendola fino a farle girare l’angolo. Nel 1916 il tedesco Carl Schwarzschild scoprì una possibile soluzione dell’equazione di Einstein secondo cui poteva esistere, almeno in linea teorica, un oggetto mostruosamente compatto. Esso sarebbe stato capace di deformare così tanto il campo circostante da riuscire a fermare la luce (300.000 km al secondo) e non solo di deviarla, come fatto dal Sole. Da qui l’impossibilità di osservare un oggetto siffatto: non emettendo luce e catturando quella inviata su di esso per osservarlo, sarebbe risultato nero. Da allora crebbe l’interesse per tale stranezza e si capì che una simile mostruosità poteva essere spiegata dalla teoria dell’evoluzione stellare. Una stella, da quando nasce a quando muore, combatte una guerra con la forza di gravità che la vorrebbe attirare verso il suo stesso centro. Essa evita il collasso gravitazionale grazie alle reazioni termonucleari del suo nucleo ribollente: queste reazioni la tengono in vita, riuscendo a bilanciare la pressione degli strati esterni fintanto che, una volta esaurito il combustibile a sua disposizione, la stella incomincia il suo lento declino. Tra le varie morti possibili, in parte dipendenti da quanta massa aveva alla nascita, vi è anche quella sotto forma di buco nero. Se nata obesa (almeno 20 volte la massa del nostro Sole), potrebbe pagare caro il suo glorioso passato di stella gigante, diventando il mostro più abietto della fauna cosmica. La gravità la strizzerà costringendo tutta la sua massa ad affollarsi in pochi km rendendola una singolarità cosmica. Secondo gli astronomi la Via Lattea contiene circa cento miliardi di stelle, ed una o due esplodono in supernove (vedi tavola in alto) ogni secolo. Se buona parte di esse collassasse per formare buchi neri, a quest’ora la nostra galassia ne conterrebbe oltre 100 milioni. Ma come facciamo a capire che in un punto dello spazio c’è un buco nero se esso risulta invisibile all’osservazione? Almeno metà delle stelle vive assieme a una compagna: queste coppie di fatto tra astri implicano che, se una delle due collassa fino a diventare un buco nero, deforma con un effetto di marea l’aspetto dell’altra, risucchiandole il gas di cui è composta. Questo materiale stellare è sistemato dall’oggetto collassato in un disco di accrescimento, come se volesse conservarlo per gustarlo con comodo. Allora il «dimmi cosa mangi e ti dirò chi sei» potrebbe essere un metodo di identificazione: anche se invisibile, un possibile candidato è un punto scuro dello spazio circondato da un disco di materia rotante da cui essa lentamente sparisce per essere deglutita dal buio centrale. Gli astronomi possono sfruttare anche un altro indizio: una forte emissione nella banda X causata dallo spiraleggiare del gas caldo risucchiato dal buco nero. Questa radiazione può essere considerata il modo di comunicare del mostro che, invisibile alla luce nelle lunghezze d’onda alle quali è sensibile il nostro occhio, non disdegna di manifestare in un’altra banda dello spettro elettromagnetico il proprio compiacimento per quanto gustato. INCONTRARE Un BUCo NERO I buchi neri che sembrano invece annidarsi al centro di molte galassie come la nostra, probabilmente sono nati quando ancora il gas si stava addensando per formare queste piatte strutture in cui le stelle nascono, vivono e muoiono. Sono quelli di dimensioni maggiori: non a caso si generano nel cuore galattico dove vi è una altissima densità, proprio per la promiscuità a cui le stelle sono lì costrette. La gravità addensa la materia e, una volta nato il mostro, lo alimenta con le stelle e il gas circostanti, proprio come si osserva in Sagittarius A. è un mostro feroce, ma non dobbiamo preoccuparcene: siamo a distanze enormi – oltre 26 anni luce, ovvero 9,46 x 1012 km x 26 anni’ dal sospetto buco nero più vicino e il suo raggio d’azione non può includere la nostra zona di galassia. Ma c’è di più: quand’anche - per assurdo - il nostro Sole collassasse in un buco nero, la Terra non precipiterebbe in esso. Infatti la sua zona di massima influenza sarebbe a 30 km da esso, veramente pochi rispetto ai 150 milioni di km che ci separano dal nostro astro. L’unico problema, semmai, sarebbe che la Terra si troverebbe al freddo e al gelo. Facciamo ora un’altra ipotesi. Supponendo di essere capaci di compiere viaggi interstellari e di dovere quindi temere di incontrarne uno. La teoria spiega che il buco nero potrebbe essere ulteriormente nascosto alla vista dall’orizzonte degli eventi: esso delimita la zona di non ritorno superata la quale, niente - neanche la luce - può tornare indietro, continuando inesorabilmente il suo viaggio verso la singolarità centrale. Allora, lasciate ogni speranza voi che lo oltrepassate. Se, con un potente telescopio osservassimo un astronauta avventuratosi da quelle parti, vedremmo il suo orologio rallentare sempre più fino ad apparirci, sull’orizzonte degli eventi, del tutto fermo. In quel punto anche l’astronauta parrebbe immobile, essendo la sua immagine congelata per un istante eterno. In realtà egli avrebbe già oltrepassato quel confine dal quale né le sue immagini successive, né altri segnali potranno arrivarci. La potente forza di attrazione gravitazionale che già lo aveva catturato prima che arrivasse all’orizzonte, cresce inesorabilmente e il suo corpo, per l’incredibile differenza di potenziale tra la testa e i piedi, sarebbe gradualmente spaghettificato, diventando sottile come un capello. SCORCIATOIE PER VIAGGIARE NELLO SPAZIO? «C’è una profonda diversità fra l’estrema conseguenza di un risultato matematico e la realtà fisica del mondo reale», avverte Giorgio Palumbo, docente alla facoltà di Astronomia di Bologna. «Mentre il paragone dell’astronauta che precipita sembra chiarire ciò che accade vicino a un buco nero, in realtà non spiega nulla in quanto le forze di pressione, le variazioni di temperatura e, soprattutto, le variazioni delle dimensioni del corpo dell’astronauta lo distruggerebbero subito, vanificando l’esempio». Alcune teorie si spingono a ipotizzare che il nostro Universo sia l’interno di un immenso buco nero. Altre interpretano queste anomalie dello spazio-tempo come passaggi per accedere a regioni cosmiche altrimenti inaccessibili; i buchi neri, insomma, sarebbero cunicoli aperti su altri universi paralleli al nostro: la materia ingoiata da un buco nero sarebbe condotta attraverso di loro per essere vomitata altrove da un buco bianco. Ma molte di queste porte non rimangono aperte in eterno. L’astrofisico Stephen Hawking ha dimostrato che, in un tempo lunghissimo, anche un buco nero perde lentamente massa, emettendo energia sotto forma di particelle: un buco nero della massa di 10 Soli impiegherebbe 1069 anni a evaporare (radiazione di Hawking). La morte non risparmia nessuno, in questo strano Universo. Angelo Adamo

ANGELO ADAMO MACCHINA DEL TEMPO