La prima alba del cosmo by Battiston Roberto

autore:Battiston, Roberto
La lingua: eng
Format: epub
ISBN: 9788858698761

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Buchi neri

La gravità trova spesso il suo equilibrio nel gioco delle parti. I pianeti ruotano senza sosta intorno alle stelle grazie al bilanciamento tra la forza gravitazionale e l’accelerazione necessaria a far deviare un corpo dalla linea retta. Abbiamo visto che le stelle sono il risultato della contrapposizione tra la gravità e l’energia prodotta nei processi di fusione nucleare, con l’effetto che, se aumenta l’effetto gravitazionale, aumenta l’energia sprigionata dalla fusione. Le stelle a neutroni, lo stato in cui si trova la materia quando la pressione è talmente elevata da fare collassare elettroni e protoni, formando neutroni, trovano il loro equilibrio nella resistenza dei neutroni a essere ulteriormente compressi, una volta che siano a contatto uno con l’altro e non siano più presenti forze elettromagnetiche repulsive. Ma continuando ad aumentare la massa, la forza gravitazionale può crescere a dismisura; la debolissima forza di gravità si dimostra smisuratamente ingorda e domina su tutto ciò che prova a opporsi a lei. È in questi casi che essa mostra la sua invincibile potenza. Perfino la luce, alla fine, paga pegno. Un fotone che lascia un corpo celeste dotato di massa perde una parte della sua energia per superare il potenziale gravitazionale del corpo che lo attrae (l’energia di un fotone è equivalente a una, sia pur piccola, massa). Aumentando a sufficienza la massa del corpo si raggiunge, a un certo punto, una forza attrattiva che non permette nemmeno a un raggio di luce di lasciare la sorgente. In quel frangente, il corpo diventa perfettamente nero, pur mantenendo la sua capacità di attrazione da un punto di vista gravitazionale.

L’idea di una stella nera, un corpo talmente massiccio da non riuscire a emettere luce, è stata formulata in una comunicazione scientifica già alla fine del Settecento da John Mitchell, un chierico e astronomo inglese e, nello stesso periodo ma in maniera del tutto indipendente, dal famoso matematico francese Pierre Laplace. L’idea era giusta ma, oltre a mostrare vari limiti, non era incentrata sugli stessi fondamenti concettuali che nel 1915, più di un secolo dopo, permetteranno a Einstein di elaborare la sua rivoluzionaria teoria della relatività generale. Nella teoria di Einstein troviamo formulata infatti una complessa, elegante equazione, in cui vengono definite le relazioni tra la metrica dello spaziotempo e la distribuzione di massa ed energia in esso contenuta. Si tratta di dieci equazioni differenziali non lineari, che si riducono a sei con un’opportuna trasformazione. Tali equazioni sono la generalizzazione della relazione tra massa e forza di gravità descritta dalla legge della gravitazione universale di Newton. Trattare un insieme di equazioni così complesse non è per nulla facile. Ogni soluzione può corrispondere alle condizioni più diverse di spaziotempo, materia ed energia. Soluzioni spesso sorprendenti rispetto a quello a cui siamo stati abituati da Newton: le onde gravitazionali sono un esempio, l’esistenza di vari tipi di buchi neri un altro (ne parleremo tra poco).

In quegli stessi mesi, cioè tra il 1915 e il 1916, il matematico e astronomo Karl Schwarzschild, trovò una soluzione delle equazioni di Einstein

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