di Ferdinando Catalano

Una foto molto particolare…

Questa foto ha fatto in pochi giorni il giro del mondo.
Non è questa la sede né il momento di approfondire la tecnica con la quale è stata ottenuta questa foto. Sta di fatto che, incontestabilmente, quello che vedi è proprio un BUCO NERO. Perché questa foto ha dimostrato ancora una volta che zio Albert aveva ragione?

Dobbiamo fare un passo indietro e accennare – in modo semplice- alla velocità della luce.

Supponi di essere nello scompartimento di un treno. Devi andare in bagno e ti muovi nel corridoio nella stessa direzione di marcia del treno. Per chi ti stesse osservando standosene fermo in una stazione di passaggio, la velocità con la quale ti muoveresti dentro al treno per andare ai servizi si sommerebbe a quella del treno. Ti è chiaro? Se non ti convince allora pensa a quando ti muovi in salita sui gradini di una scala mobile in movimento. Ti rendi conto di “andare più veloce”? Questo succede perché la tua velocità si somma a quella del treno, o come nel secondo esempio, a quella della scala mobile.

Ma immagina adesso di avere in mano una torcia elettrica e di muoverti verso il WC del treno nella stessa direzione di marcia del treno. Potresti pensare che la velocità della luce uscente dalla torcia si sommi a quella del treno, ma non è così. La velocità della luce ha un valore limite insuperabile e non dipende affatto dal sistema di riferimento che consideri. Questo valore, approssimato vale (circa 300.000 Km/s). È un postulato fondamentale della Teoria della Relatività Speciale di Albert Einstein (1905) e, a oggi, non è mai stato contraddetto.

Ma cosa c’entra questo col buco nero?

Sempre zio Albert nel 1916-1920 aveva postulato una Teoria della Relatività Generale secondo la quale è la presenza della materia che provoca la curvatura dello spazio. Detta così non è facile da capire. Allora ti propongo questo semplice esperimento domestico.

Invita a casa tua due amiche e mentre sorseggiate un tè dì loro che hai capito questa storia del buco nero:
Dopo esserti procurata un righello e un pennarello, prendi una tovaglia da cucina e dì loro di tenderla forte prendendo due capi ciascuno. Adesso traccia due punti A e B sulla tovaglia ben tesa e chiedi: secondo voi qual è la linea più breve tra A e B?
<< Ma è ovvio, è una retta ! >> ti diranno. Ovviamente, avranno ragione. Bene traccia la retta col righello.
Adesso va’ in cucina e preleva dalla tua bilancia a due piatti (chi non ha in cucina una bilancia a due piatti?) un peso campione da 1 Kg. Se non hai il peso da 1 Kg arrangiati con qualcos’altro. In entrambi i casi, dovrai porlo al centro della tovaglia.
Adesso traccia un punto C e un punto D e poi chiedi alle tue amiche (che intanto si chiedono se stai bene) di dire qual è la distanza più breve tra il punto C e il punto D. È ancora una linea retta ? NO! Perché? Perché la tovaglia , cioè lo spazio fisico tra i punti C e D, si è incurvato. E cosa ha provocato la curvatura dello spazio? il peso da 1 Kg.
E se anziché 1Kg avessi messo al centro della tovaglia un peso da 5Kg? La curvatura dello spazio sarebbe stata maggiore. E se avessi messo 100 Kg? Insomma credo che tu abbia già capito dove voglio andare a parare.
In presenza di una concentrazione grandissima di materia, lo spazio cosmico “si curva “ e crea appunto una buca .

Nello spazio cosmico così curvato, la geometria di Euclide, cioè quella per la quale la retta è la distanza più breve tra due punti, non vale più.

Va bene fin qui. Ma perché questo buco si chiama “nero” ?

Immagina di essere tu a finire dentro una fossa nel terreno. Per uscirne devi spiccare un salto. Ma se la tua velocità di salto è insufficiente, mi dispiace, ma rimarrai nella fossa.
Così è per la luce in prossimità del buco nero: viene risucchiata dentro come una pallina che cade nella fossetta della tovaglia. La curvatura dello spazio è talmente profonda che la velocità di fuga necessaria per uscire fuori dal buco nero è addirittura superiore alla velocità della luce che, come abbiamo visto all’inizio, è limitata. In altre parole, la luce, per quanto abbia velocità sensazionale, non riesce a “saltare fuori “ dal buco e perciò questo buco a noi appare nero. Proprio come nella foto.

PS: La prossima volta che ti capiterà di giocare o di passare vicino a un tappeto elastico al Luna Park, pensa a quanto ti ho appena detto!