È una domanda che perseguita l’umanità da quando abbiamo appreso dell’esistenza dei buchi neri, poco più di un secolo fa: come diavolo sarebbe precipitarsi oltre il punto di non ritorno?
Non abbiamo ancora una risposta, ma una nuova simulazione del supercomputer è la migliore ipotesi che abbiamo, basata sui dati attuali.
“Le persone spesso chiedono questo, e simulare questi processi difficili da immaginare mi aiuta a collegare la matematica della relatività alle effettive conseguenze nell’Universo reale”, afferma l’astrofisico Jeremy Schnittman del Goddard Space Flight Center della NASA.
“Così ho simulato due diversi scenari, uno in cui una telecamera – una controfigura di un audace astronauta – manca appena l’orizzonte degli eventi e si fionda indietro, e uno in cui attraversa il confine, segnando il suo destino.”
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L’inconoscibile è come una fiamma per la falena della nostra curiosità, e i buchi neri potrebbero benissimo essere il simbolo dell’inconoscibile. Formati dai nuclei di massicce stelle morte che collassano sotto la loro stessa gravità, sono così densi che la loro materia si comprime in uno spazio attualmente indescrivibile dalla fisica.
Un risultato di questa compressione, tuttavia, è un orizzonte degli eventi; un confine approssimativamente sferico in cui l’attrazione della gravità è così forte che nemmeno la velocità della luce è sufficiente per raggiungere la velocità di fuga.
Ciò significa che non abbiamo modo di sapere cosa c’è oltre l’orizzonte degli eventi. La luce è lo strumento principale che utilizziamo per sondare l’Universo. Se non riusciamo a vedere la luce dall’interno di un buco nero, semplicemente… non possiamo dire cosa c’è.
Anche in teoria, ci imbattiamo in paradossi in cui l’informazione è preservata sull’orizzonte degli eventi dal punto di vista di un osservatore e bloccata per sempre dal punto di vista di un oggetto che attraversa il confine.
Ciò che sappiamo, tuttavia, in base al modo in cui la luce e la materia si muovono attorno ai buchi neri, è che il regime gravitazionale attorno all’orizzonte degli eventi è assolutamente banale. In alcuni casi, tutto ciò che si avvicina troppo viene ridotto in atomi dalle forze estreme coinvolte. Il punto esatto in cui ciò accade dipende dalla massa del buco nero coinvolto – massa stellare, o fino a circa 100 Soli in massa; o supermassiccio, da milioni a miliardi di masse solari.
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“Se hai la scelta, vorrai cadere in un buco nero supermassiccio”, dice Schnittman.
“I buchi neri di massa stellare, che contengono fino a circa 30 masse solari, possiedono orizzonti degli eventi molto più piccoli e forze di marea più forti, che possono fare a pezzi gli oggetti in avvicinamento prima che raggiungano l’orizzonte”.
Gli incredibili progressi compiuti negli ultimi anni ci hanno fornito una grande quantità di dati sullo spazio attorno ai buchi neri. I buchi neri supermassicci M87* e Sagittarius A*, rispettivamente al centro delle galassie M87 e della nostra, sono stati oggetto di sorprendenti campagne di imaging diretto. Il buco nero stesso è ancora invisibile, ovviamente, ma la luce emessa dalle nuvole di materiale rotolanti e luminose attorno a ciascun buco nero ci ha fornito una visione senza precedenti dell’ambiente gravitazionale.
Schnittman, che ha prodotto diverse simulazioni di buchi neri per la NASA, ha basato la sua nuova su un buco nero supermassiccio molto simile a Sagittarius A*. Ha iniziato con un buco nero con una massa equivalente a circa 4,3 milioni di Soli e, insieme allo scienziato dei dati Brian Powell, anche lui di Goddard, ha inserito i loro dati nel supercomputer Discover della NASA.
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Dopo cinque giorni di funzionamento, il programma ha generato 10 terabyte di dati, che gli scienziati hanno utilizzato per creare diversi video di come ci si potrebbe sentire a cadere in un buco nero supermassiccio. Su un tipico laptop, ci sarebbero voluti 10 anni.
La telecamera simulata parte a circa 640 milioni di chilometri (400 milioni di miglia) dal buco nero e si muove verso di lui. Man mano che si avvicina, il disco di materiale attorno al buco nero e una struttura interna nota come anello fotonico diventano più chiari.
Questi elementi, e lo spazio-tempo, diventano sempre più distorti man mano che la telecamera si avvicina. Infine, il volo esegue quasi due orbite del buco nero prima di precipitare oltre l’orizzonte degli eventi e di diventare spaghettificato dopo soli 12,8 secondi.
Nell’altra versione, la telecamera vede da vicino il buco nero, prima di sfuggire alla forza gravitazionale e volare via.
Sarebbe bello pensare che, ad un certo punto, potremmo imparare di più sull’ambiente oltre l’orizzonte degli eventi. Nel frattempo, possiamo goderci un assaggio delle stravaganti buffonate spazio-temporali che esisterebbero attorno al suo perimetro – e tutto dalla sicurezza del nostro pianeta natale.
