lunedì 31 agosto 2015

Il Lunedì del Locandiere

Ma da quanto tempo non partiva il Lunedì del Locandiere????? Un'eternità!
Rieccomi in pista, dopo l'annuncio del grande ritorno sulle scene sabato scorso, eccomi di nuovo qui. Stavolta a trattare un argomento un filino esotico; ma non per questo meno interessante rispetto a molti altri argomenti. 
Tra i vari aspetti dell'astronomia/astrofisica/astronautica (astronzo!!!!) che mi affascinano, quello di cui ci occupiamo oggi è uno dei più dibattuti e controversi, che culo direte voi. Oggi, infatti, ci porremo una domanda che almeno uno fra voi tutti si è posto nell'arco della sua esistenza (o almeno credo).

Cosa succede quando cadiamo in un buco nero?

Beh, la risposta non è per nulla semplice. I motivi fondamentali sono due:
a) I buchi neri non sono propriamente la cosa più a portata di mano nella nostra galassia (ci siamo dimenticati di metterne uno di scorta tra Saturno e Plutone).
b) I buchi neri sono delle delle seccature mica da ridere, fisicamente parlando.

Ma andiamo per gradi. Innanzitutto, cos'è un buco nero?



Dicasi buco nero una regione nello spaziotempo con un campo gravitazionale così forte, che da esso nulla può sfuggire, nemmeno la luce.
Ma quest'ultima precisazione è essenziale? Ebbene sì.
Allo stato attuale sappiamo che niente viaggia più veloce della luce ( c = 300.000 km/s), nemmeno le cazzate che sparo io ogni tanto. Perciò dire che da un buco nero non scappa nemmeno la luce, significa dire che una volta caduto nel buco nero non ci si esce più.
Ma forse molti di voi non masticano molto la fisica. Prima di parlare di relatività generale, firewall e quant'altro, forse è bene dire innanzitutto cos'è un campo gravitazionale.
Il concetto di gravità ci è ben noto: dalla mela di Newton alla nonna che cade dalle scale, in entrambi i casi c'entra la gravità. 
Un campo di forza, invece, è un qualcosa di più sottile; ma che con un esempio piuttosto banale può essere facilmente compreso. Pensiamo ad una stanza e alla sua temperatura. Con vari termometri possiamo misurare la temperatura presente in vari punti della stanza, quello che abbiamo appena individuato è un campo, cioè una regione dello spazio in cui sussistono determinate condizioni. Nel caso del campo gravitazionale esiste un'attrazione gravitazionale di un certo valore.
Il campo gravitazionale è un concetto che va ben oltre la verbosità fisica. Sapendo che l'attrazione gravitazionale è quell'interazione che sussiste tra due corpi, aventi una certa massa e posti ad una certa distanza, possiamo logicamente supporre che la presenza di un corpo generi questo campo e che, quindi, modifichi lo spazio!
Spingendoci un po' oltre, e passando alla relatività generale di Einstein, abbandoniamo il vecchio concetto di attrazione gravitazionale tra due corpi dotati di una certa massa (Newton), ad una nuova interazione, esprimibile con una legge fisica che mescola la distribuzione e il flusso di energia, massa e impulso con la struttura dello spazio-tempo.
Quindi, se con Newton si pensava che ciò che sussisteva tra due corpi massivi (come i pianeti) fosse solo la celeberrima attrazione gravitazionale, con Einstein si cambia passo: un oggetto non solo genera un campo gravitazionale; ma lo genera perché la sua massa curva il tessuto spazio-temporale!
In pratica è come se avessimo un tappeto elastico e al centro collocassimo una palla di cannone. Se il tappeto elastico rappresenta il tessuto spazio temporale e la palla di cannone un pianeta, vediamo che la presenza dell'oggetto massivo ha curvato questo tessuto. Se poi prendiamo delle biglie e le posiamo sul tappeto, notiamo che esse seguiranno la curvatura del tappeto e rotoleranno fino al punto in cui non troveranno la palla di cannone. Voilà, la massa della palla di cannone, piegando lo spazio-tempo, ha creato un campo gravitazionale.


Il fatto che esistano i buchi neri non ci deve poi sorprendere. Quello che invece ci colpisce è, che durante i violenti dibattiti che accompagnarono il capolavoro di Einstein, si verificarono alcune condizioni per cui i buchi neri poterono essere già teorizzati. Ma molti, tra cui Einstein, aborrirono l'idea, pensando che un simile "mostro" non potesse esistere in natura.
Ora, dei buchi neri noi sappiamo tutto e niente. Infatti, benché le varie teorie e i più disparati modelli cerchino di conciliare le leggi della fisica, così che una non vada contro l'altra o che creino ulteriori spiacevoli paradossi, una cosa è certa, cristallina, innegabile: non sappiamo se le leggi della fisica valgono all'interno del buco nero.
Già, perché noi non è che possiamo metterci lì e dare una sbirciatina oltre il bordo. Cosa vedremmo? Niente.
Perché?
Se il campo di gravitazione è talmente denso da non far scappare nemmeno la luce, allora come possiamo noi vedere cosa c'è dentro il buco nero? Se da esso non riesce a scappare niente, allora niente è quello che possiamo ottenere. Se avesse emesso, che so, onde radio, allora avremmo potuto analizzare quelle; ma niente, nisba, nada, zero, picche.
Ma quindi perché porsi il dubbio? Se, in ogni caso, il buco nero più vicino da noi è comunque distante qualche miliardo di anni luce e se comunque noi non possiamo (allo stato attuale eh!) capire cosa contiene questo mostro, allora cui prodest?
Cioè a chi giova indagare?
A noi. Il problema dello studio dei buchi neri si riassume, tra le altre cose, all'impossibilità di vedere oltre a quello che si chiama orizzonte degli eventi; ossia di vedere oltre il punto in cui l'attrazione gravitazionale si fa così elevata da non far scappare più niente. Prima di questo limite ultimo possiamo fare tutti le ipotesi e le osservazioni scientifiche che vogliamo, oltre no.
Ma, allora, cosa succede se un ipotetico astronauta, mentre folleggia e cazzeggia all'esterno della sua navicella, pericolosamente vicina al mostro cosmico, si perde ed entra nel campo gravitazionale del buco nero?
Cazzi amari, direte voi. Beh, secondo questo articolo della BBC, ci troveremo di fronte ad una situazione assai ben più strana di quello che abbiamo preventivato.
Uno dei guai è che al bordo del buco si creano fasci di particelle estremamente caldi (radiazione di Hawking) che vengono rimandate indietro nell'universo. Inutile dire che, se voi doveste venire colpiti da uno di questi fasci verreste inceneriti.
Risolto il problema del firewall all'orizzonte degli eventi, permangono altri dubbi. Dovessimo passare il limite, moriremmo? Vivremmo in uno stato di grazia?
Mettiamo il caso di valicare il limite senza colpo ferire. Precipiteremmo in caduta libera verso il centro del buco nero, dove il tessuto spaziotemporale sarebbe così curvo da rendere insignificanti le leggi della fisica. Verso il fondo del buco nero lo spaziotempo avrebbe una curvatura infinita (singolarità). Qui la forza di gravità sarebbe così intensa e così diversa tra gli estremi del nostro corpo (testa e piedi), da stirarci e allungare le nostre molecole facendoci diventare degli oblunghi spaghetti spaziali.
A questo punto, se dovesse accadere una cosa simile, le molecole del nostro corpo verrebbero letteralmente strappate le une dalle altre dall'intensa forza gravitazionale e noi, con ogni probabilità, verremmo scomposti nei nostri elementi principali senza nemmeno accorgerci di spaghettificarci.
Ma se invece piombassimo in un buco nero supermassiccio? Ossia in uno della famiglia dei mostri cosmici con una larghezza, diciamo, di qualche km? Beh allora le cose potrebbero cambiare.


Supponendo, quindi, di riuscire a superare illesi l'orizzonte degli eventi e supponendo anche che il nostro buco nero sia di diverse volte molto maggiore della massa solare, in teoria noi riusciremmo a vivere tranquillamente all'interno di questo buco spazio-temporale fino a giungere alla singolarità, cioè fino ad arrivare al punto di curvatura infinita dello spaziotempo.
Cosa succede alla singolarità? Nessuno lo sa.
Certo, le cose si farebbero molto più interessanti se ci fosse un'osservatore a guardarvi, mentre voi lentamente e orribilmente vorticate attorno al buco nero, avvicinandovi pericolosamente all'orizzonte degli eventi. Ma per questo vi invito a leggere l'articolo della BBC.
La cosa più importante che abbiamo teorizzato è che, se non dovessimo crepare per asfissia nel vuoto cosmico, potremmo anche superare illesi l'orizzonte degli eventi, per poi galleggiare in caduta libera senza essere spaghettificati (nel caso di un buco nero supermassiccio). Indi per cui è possibile sopravvivere nel buco nero, per quanto tempo non si sa, vista la curvatura dello spaziotempo dubito che gli orologi o altre apparecchiature funzionerebbero bene. Ma per quanto tempo potremmo sopravvivere? E a quali condizioni?

Matt - Il Locandiere