Per
cercare di capire cosa sono e come si formano i buchi neri, almeno quelli
stellari, dobbiamo considerare brevemente le ultime fasi di vita di una
stella almeno 15 volte più massiccia del Sole.
A partire dalle 8 masse solari in poi la stella cerca di rinviare la
sua morte fondendo tutti gli elementi creati dai precedenti processi, fino ad
arrivare al ferro.
La fusione
del ferro non produce più energia, quindi la stella crolla sotto il suo stesso
peso, poi rimbalza come un’immensa onda d’urto ed esplode come una supernova.
Al centro,
laddove prima si trovava il nucleo di ferro, resta un oggetto estremamente caldo
e molto particolare.
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| Rappresentazione artistica di un buco nero. |
Se la
massa del nucleo è inferiore ad 3,8 masse solari, si forma una stella di
neutroni, un agglomerato di materia che ha la stessa densità di un neutrone,
milioni di miliardi di volte superiore a quella dell’acqua. Di fatto, quest’oggetto,
dal diametro di una decina di chilometri, può essere assimilato a un gigantesco
neutrone.
Se il
nucleo rimanente ha una massa superiore a 3,8 masse solari, e questo si
verifica orientativamente quando la massa originaria della stella era superiore
a 15-20 volte quella del Sole, allora neanche la pressione dei neutroni riesce a
contrastare il collasso gravitazionale, che procede fino a formare quello che è
chiamato buco nero.
Il buco
nero è un oggetto talmente massiccio che la forza di gravità nelle sue vicinanze
è così forte da non far sfuggire neanche la radiazione elettromagnetica
eventualmente emessa.
Poiché le
onde elettromagnetiche sono ciò che viaggia più velocemente nell’Universo, ne
consegue che dalla superficie del buco nero non può fuggire assolutamente
nulla. Qualsiasi cosa vi entri non potrà più liberarsi da un abbraccio così
soffocante. È per questo motivo che il buco nero appare completamente nero,
quindi del tutto invisibile.
Come fanno
gli astronomi a essere allora certi della sua presenza?
Attraverso
quelle che vengono chiamate misure indirette, ovvero osservando gli effetti che
provocano sulla materia che senza accorgersi si avvicina troppo a questo
silenzioso e invisibile predatore cosmico.
Stelle o
gas che incontrano un buco nero vengono lentamente risucchiate, formando quello
che si chiama disco di accrescimento. Il materiale spiraleggia velocemente verso
il buco nero, ma prima di venirne inghiottito per sempre saluta l’Universo
emettendo una grande quantità di radiazione elettromagnetica, principalmente
raggi x, a seguito del forte riscaldamento subito.
Appena
varcata una linea immaginaria chiamata orizzonte degli eventi, di colpo
sparisce completamente qualsiasi informazione e il gas resterà intrappolato per
sempre in un ambiente che probabilmente non conosceremo mai.
In effetti
nessuno sa e mai potrà sapere cosa c’è dentro un buco nero; se c’è materia, e
in tal caso in quale stato si trova, oppure no.
Gli
scienziati considerano la superficie di un buco nero come un’area immaginaria,
nella quale potrebbe non esserci affatto materia.
I confini
di un buco nero sono infatti identificati da quello che si chiama orizzonte
degli eventi.
Il raggio
dell’orizzonte degli eventi, detto raggio di Schwarzschild, identifica le dimensioni
di una sfera immaginaria all’interno della quale neanche la luce può più
uscire, ma non identifica necessariamente un confine nel quale si incontra della
materia.
Alcuni
scienziati, addirittura, credono che all’interno dell’orizzonte degli eventi
non vi sia materia, ma uno squarcio nel tessuto spazio-temporale che
potrebbe collegare due punti lontani dell’Universo.
Al di là
delle speculazioni, una cosa è certa: al centro dello spazio delimitato dal
buco nero c’è quella che di chiama singolarità. Tutte le grandezze fisiche in
quel punto assumono valori infiniti o nulli.
Poiché il concetto di infinito
in fisica non esiste, questo significa che al centro di un buco nero non
valgono più le leggi fisiche che conosciamo e che regolano il funzionamento
dell’Universo.
I buchi
neri non si generano solamente dal collasso di stelle di grande massa, ma anche
al centro delle galassie, regioni nelle quali la grande concentrazione di
materia genera buchi neri con una massa miliardi di volte superiore a quella
del Sole, detti buchi neri galattici.
A quanto
risulta, ogni galassia, compresa la Via Lattea, ha un buco nero molto massiccio
nel centro.
