Buchi neri

Il buco nero più vicino si trova al centro della nostra Via Lattea. Si chiama Sagittarius A*, è più di 4 milioni di volte più pesante del nostro Sole, ma è minuscolo. È proprio questo che caratterizza un buco nero: una massa enorme in uno spazio estremamente ridotto. Per questo la gravità è così forte che nemmeno la luce riesce a sfuggire se si avvicina troppo al buco nero. Quando la materia si avvicina a un buco nero, spesso inizia a ruotare a spirale, si riscalda e brilla formando il cosiddetto disco di accrescimento, prima di scomparire nel buco nero.

Oltre l'orizzonte degli eventi tutto diventa nero

Il confine attorno al buco nero, oltre il quale nemmeno la luce può allontanarsi, è chiamato orizzonte degli eventi. Tutto ciò che accade oltre l'orizzonte degli eventi rimane invisibile ai nostri occhi. I calcoli dimostrano inoltre che lì lo spazio e il tempo sono talmente distorti dall'estrema relazione tra massa e volume che non possiamo più descriverli con i nostri modelli fisici. I-le cosmologi-ghe parlano allora di singolarità.

Prima la teoria, poi le prove

Il primo ricercatore che immaginò oggetti così massicci da trattenere persino la luce fu John Mitchell nel XVIII secolo. Ci volle poi un po' di tempo prima che fossero disponibili i calcoli corretti: nel 1915 Albert Einstein pubblicò le sue equazioni della teoria della relatività generale, per le quali Karl Schwarzschild trovò una soluzione nel 1916. E questa soluzione descriveva per la prima volta un buco nero, ovvero una singolarità circondata da un orizzonte degli eventi. A poco a poco sono seguite prove pratiche dell'esistenza dei buchi neri: nel 1972 Tom Bolton osservò un oggetto che sospettava fosse un buco nero. Gli fu dato il nome di Cygnus X-1. Alcuni anni dopo, gli-le scienziati-e giunsero alla conclusione, per esclusione, che si trattasse effettivamente di un buco nero. Nel 2016, i rilevatori Advanced LIGO negli Stati Uniti riuscirono a dimostrare l'esistenza delle onde gravitazionali, che potevano provenire solo dalla fusione di due buchi neri. E nel 2019, nell'ambito di un progetto globale, i-le ricercatori-trici hanno fotografato con l'Event Horizon Telescope l'orizzonte degli eventi attorno al buco nero nella galassia Messier 87. Il nostro buco nero Sagittarius A* è stato scoperto dai due gruppi di ricerca guidati dall'astronoma Andrea Gehz e dall'astrofisico Reinhard Genzel nel corso di numerose osservazioni iniziate negli anni '90. La prima immagine di Sagittarius A* è stata ottenuta nel 2022, sempre con l'Event Horizon Telescope.

Spesso originate da stelle

A seconda del tipo di formazione e della massa, i-le ricercatoritrici distinguono diverse classi di buchi neri:

• Molti buchi neri si formano dalle stelle. Le stelle che sono almeno tre volte più pesanti del nostro Sole possono collassare in una supernova alla fine della loro vita e diventare un buco nero. Questi sono chiamati buchi neri stellari.
• Un'altra possibilità sono i buchi neri primordiali, quelli che si sono formati poco dopo il Big Bang, quando la distribuzione della densità nell'universo era diversa da quella odierna.
• Il nostro buco nero, Sagittarius A*, è un cosiddetto buco nero supermassiccio. La sua massa è pari a milioni o addirittura miliardi di volte quella del nostro Sole. Non si sa ancora come si formino.
• Se un buco nero ha una massa pari a centinaia o migliaia di volte quella del Sole, viene definito buco nero di massa media e si è probabilmente formato dalla collisione di due stelle.
• Anche i microbuchi neri sono possibili, almeno in teoria. Non è necessario che siano coinvolte grandi masse affinché si formi un buco nero. Il fattore decisivo è il rapporto tra massa e volume. Tali microbuchi neri potrebbero formarsi quando particelle, come gli elettroni, entrano in collisione ad alta velocità. Un buco nero di questo tipo non è mai stato osservato.