“Vedere” un buco nero?

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È stata definita “la foto del secolo”. Altri parlano di “un nuovo inizio per l’astrofisica”. La prima fotografia di un buco nero, pubblicata lo scorso 10 aprile ha tenuto banco sui media di tutto il mondo tra titoli sensazionali e affermazioni entusiaste. Di certo si tratta di un altro momento “magico” per la fisica, come è stato per il bosone di Higgs o le onde gravitazionali. Per capirne un po’ di più abbiamo chiesto lumi a Francesco Pederiva, professore associato di fisica nucleare all’università di Trento.

Fin da bambini abbiamo imparato la differenza fra stelle e pianeti: come possiamo immaginarci un oggetto celeste dal quale neppure la luce possa uscirne?

“Immaginare” un buco nero non è proprio facile. Per farci un’idea possiamo pensare di prendere un foglio di gomma e di appoggiarvi sopra una sfera pesante. La sfera deformerà il foglio creando una sorta di pozzo. Ora faccio rotolare una pallina leggera sul foglio di gomma: se questa arriva nei pressi del pozzo vi cadrà dentro, e non ne uscirà più da sola. Lo spazio/tempo in presenza di corpi molto massivi si comporta proprio come il foglio di gomma: si piega e forma un pozzo.

Se l’oggetto è estremamente massivo e denso (immaginiamo di avere la massa equivalente di 10 stelle come il nostro sole concentrata in uno spazio piccolissimo) il pozzo diventa così profondo e ripido che persino la luce vi casca dentro senza poterne più uscire. Molti buchi neri, curiosamente, si formano quando una stella (grande almeno otto volte il nostro sole!) – ma a noi non succederà… – giunta alla fine della sua vita, esplode, e le sue ceneri, ricadendo su se stesse, si concentrano fino a creare uno di questi “mostri” spaziali.

Dove ci porta questa foto?  Se non esce la luce come è stato possibile fotografarlo? Che significato ha l’enorme ventaglio di materia ionizzata che nella foto è luminosa?

Questo è un punto interessante. Quando facciamo una fotografia catturiamo la luce emessa o riflessa dagli oggetti. Quindi, rigorosamente parlando, non possiamo “fotografare” il buco nero! Quello che però possiamo fare è cercare di catturare la radiazione (che in generale non è luce visibile, quanto piuttosto altre onde elettromagnetiche) che la materia naturalmente emette quando viene accelerata a velocità enormi mentre cade in questo pozzo.

foto nasa

Quando però la materia si avvicina troppo, al di sotto di una distanza che dipende dalle caratteristiche specifiche del buco nero stesso, anche la luce viene catturata e non esce più. Quindi quello che può essere visto e “fotografato” è soltanto tutto il gas che sta “fuori” dal buco nero. Ma quello che sta “dentro” non lo possiamo proprio vedere.

È vero che i buchi neri ci possono fornire qualche informazione circa la nascita stessa dell’universo?

Alcuni buchi neri come quello fotografato hanno una massa straordinariamente grande (pari alla massa di miliardi di soli). Questi oggetti, che spesso si trovano al centro di galassie – e la cui origine non è ancora chiara – potrebbero essere dei residui di un’era in cui, almeno secondo quanto si può capire oggi, l’espansione dell’universo era molto accelerata rispetto a quanto potremmo dedurre semplicemente riavvolgendo il filmato delle fasi più recenti della sua evoluzione. In questo senso questi possibili relitti spaziali, le loro caratteristiche e la loro distribuzione, ci potrebbero dare informazioni preziose per confermare o smentire queste ipotesi.

In che senso questa foto finisce per confermare la teoria della relatività di Einstein?

La teoria della relatività generale di Einstein, quella che spiega come i corpi massivi interagiscono nello spazio/tempo, ha come conseguenza immediata l’esistenza di singolarità, vale a dire di punti in cui la curvatura dello spazio/tempo stesso (i pozzi di cui parlavo prima) fa sì che non vi sia più  via di fuga per qualsiasi cosa vi entri. Ma ogni teoria in fisica non può dirsi solida fino a che non possiamo verificare sperimentalmente le sue conseguenze.

einstein teoriaa relatività

Fino ad ora era possibile attribuire a questi oggetti che erano stati ipotizzati da Einstein (ma ai quali lui personalmente non credeva granché …) alcune osservazioni sulla perturbazione del moto e della luminosità di alcune stelle. Anche la prima osservazione delle onde gravitazionali era compatibile con un’origine dovuta allo scontro fra due buchi neri. Ma mai era stato possibile vederne uno! Per tale motivo questa impresa scientifica ha un’importanza fondamentale nel confermare ancora una volta tutto l’impianto della relatività generale di Einstein.

Esiste una distanza infinita tra gli esperti e chi non sa nulla della curvatura dello spazio-tempo, ma c’è chi non conosce neppure cosa sia la forza di gravità: com’è oggi lo stato di salute della cultura scientifica oggi in Italia?

Non è in generale un bel periodo per la cultura scientifica. Tuttavia la facilità con cui è possibile accedere alle informazioni può sì generare confusione, ma stimola anche la sana curiosità delle persone. Notizie come queste sono sempre una buona occasione per riavvicinare il pubblico alla scienza. Al giorno d’oggi ci sono parecchie iniziative che permettono un contatto diretto con chi lavora nel mondo della ricerca (come la Notte dei Ricercatori, varie iniziative di Caffè scientifici che si svolgono in molte città sedi di atenei, e così via). Questo aiuta a superare i pregiudizi e a favorire la diffusione di un pensiero più rigoroso e razionale. Penso che si debba insistere su questa strada, anche se faticosa.

Il fisico Tonelli ha annunciato l’imminente pubblicazione del suo ultimo libo dal titolo “Genesi”: non ci sarà ancora il rischio che qualcuno poi finisca anche questa volta per confondere le discipline (pensiamo alla discussione seguita a quell’affermazione di “particella di Dio” come accaduto per il bosone di Higgs) e si avventuri a rintracciare o escludere la presenza di un Essere superiore tra gli spazi celesti? Un po’ come dire dalla fisica alla filosofia o alla teologia?

L’uomo nella sua storia ha sempre attribuito al divino quello che non riusciva a spiegare. E anche oggi certe “invasioni di campo” sono semplicemente dovute a scarsa conoscenza da parte di chi le compie, alla voglia di bruciare le tappe, intellettualmente parlando. La scienza ha il compito di descrivere ciò che ci circonda, non ha nulla da dire su questioni come l’esistenza di Dio (né in positivo né in negativo) che non fa parte del suo scopo.

Penso che per uno scienziato credente l’atteggiamento corretto sia quello di san Francesco, che vede nel concerto della natura la lode più significativa a Dio. A noi sta il compito di riuscire a leggere lo spartito, e forse riprodurne qualche parte, non certo di ricostruire la figura del Compositore…

Messiaen

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