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Trascrizione

I buchi neri sono gli oggetti più potenti ed estremi dell’universo e sono incredibilmente bizzarri e complicati.

Cosa succederebbe se si cadesse all’interno di uno di loro e cosa sono veramente?

Prima di tutto dobbiamo parlare di spazio e tempo.

Spazio e tempo sono il grande palcoscenico in cui si svolge lo spettacolo dell’universo.

Ma lo spazio non è un palcoscenico fisso e il tempo non ticchetta allo stesso modo per tutti dappertutto.

In breve, sono relativi. La materia piega lo spazio e lo spazio piegato dice alla materia come muoversi.

Metti stelle e pianeti sul palco e questo si abbasserà sotto di loro.

Questo palco deformato, con tutte le sue deformazioni e avvallamenti, ci fornisce la gravità.

I buchi neri non piegano semplicemente il palco, sono come botole.

Luoghi con così tanta massa che l’universo forma una zona da non oltrepassare in cui le regole cambiano.

La maggior parte dei buchi neri si forma quando una stella molto massiva muore.

Abbiamo spiegato questo processo nel dettaglio nel nostro video sulle stelle di neutroni.

Tutto ciò che serve sapere ora è che nei momenti finali di stelle molto massive

il loro interno implode a circa un quarto della velocità della luce.

Ciò comprime così tanta massa tutta insieme che si crea qualcosa di così denso

che, in un certo senso, rompe il palcoscenico dell’universo.

Un buco nero con 10 volte la massa del Sole sarebbe lungo a malapena 60 chilometri.

Se si guarda direttamente verso un buco nero ciò che appare è… il nulla.

Lo spazio sotto il suo controllo è bloccato da un confine invisibile a senso unico chiamato “orizzonte degli eventi”.

L’orizzonte degli eventi forma un guscio intorno a una regione di spazio che, una volta all’interno,

è schermata dal resto dell’universo per sempre.

Poiché il buco nero deforma lo spazio così tanto, neanche la luce può sfuggire.

E poiché non può sfuggire nulla che sia in grado di trasmettere informazione dall’interno,

è impossibile dire come appaia veramente.

Possiamo comunque osservare i buchi neri grazie al loro effetto sulla materia.

Gli oggetti possono orbitare intorno ai buchi neri proprio come possono orbitare intorno al Sole o a un pianeta.

Molti buchi neri hanno dischi di materia orbitanti all’esterno dell’orizzonte degli eventi.

Questa materia può diventare incredibilmente calda poiché orbite ravvicinate possono accelerarla

fino a metà della velocità della luce e piccoli valori di attrito e collisioni tra le particelle le riscaldano

fino a un miliardo di gradi, rendendo lo spazio intorno a questi buchi neri, ironicamente, incredibilmente brillante.

Cosa succederebbe se ti avvicinassi o addirittura entrassi in un buco nero?

Prima di tutto, vedresti la più strana casa degli specchi dell’universo.

La materia non è l’unica cosa orbitante intorno a un buco nero.

La gravità è così forte vicino a loro che anche la luce può orbitare.

Se fluttuassi appena fuori dall’orizzonte degli eventi, nella sfera fotonica, in ogni direzione vedresti solo… te stesso!

Davanti a te vedresti il retro della tua testa,

poiché la luce dietro di te viaggerebbe intorno al buco nero verso i tuoi occhi.

La gravità, inoltre, altera lo scorrere stesso del tempo.

Più è forte la gravità, più lentamente il tempo scorre.

Mentre osservi l’universo sopra di te accelerare, chi è lontano ti vedrà al rallentatore.

Se scegli di volare lontano dal buco nero, potresti scoprire che sono passati eoni per il resto dell’universo,

un grottesco viaggio nel tempo a senso unico verso il futuro dove i tuoi cari sono morti da tempo.

Ma avvicinarsi a un buco nero può essere incredibilmente pericoloso.

Ti attende una morte dolorosa da “spaghettificazione”.

Poiché i tuoi piedi sono più vicini al buco nero rispetto alla tua testa,

sentiranno maggiormente la forza di gravità, abbastanza da farti a pezzi.

Man mano che si scende c’è di peggio, la forza di trascinamento si rafforza

il tuo corpo viene schiacciato, reso assottigliato e longilineo, finché non sarai ridotto

a un sottile flusso di plasma caldo, divorato in un risucchio finale, sparendo per sempre.

La spaghettificazione è un rischio solo con i buchi neri più piccoli, poiché hanno un raggio molto più piccolo.

Muovendosi verso il centro della galassia e incontrando un buco nero supermassiccio potresti

riuscire a sperimentare l’attraversamento dell’orizzonte degli eventi.

Avvicinandoti all’orizzonte degli eventi, un osservatore distante crederebbe di non averti mai visto entrare

vedendoti fermo e sbiadito. L’ultimo rivolo di luce che emetteresti al di fuori dell’orizzonte degli eventi.

Nel frattempo, dalla tua prospettiva, il vuoto del buco nero ti verrebbe incontro

poiché la luce ti raggiungerebbe da sempre meno direzioni.

L’oscurità ti avvolgerebbe finché l’unica visuale rimasta dell’universo sarebbe un piccolo punto di luce.

Qui, dentro l’orizzonte degli eventi, spazio e tempo sono così terribilmente danneggiati da rendere

possibile un concreto viaggio nel tempo, quindi probabilmente è una cosa buona che nulla ne esca fuori.

Se qualcosa dovesse fuggire potrebbe creare ogni sorta di paradosso temporale

e problemi in grado di danneggiare l’universo.

Per quanto spaventoso sia l’orizzonte degli eventi, ci tiene al sicuro da questa catastrofe.

Che tu sia sopravvissuto così a lungo non ha molta importanza, poiché ora c’è solo la certezza

di una morte schiacciante nel tuo prossimo futuro.

All’interno dell’orizzonte degli eventi lo spaziotempo stesso è così piegato e deformato

che in qualsiasi direzione tu ti muova, per quanto in avanti tu vada, questa condurrà solo verso il centro del buco nero.

Provare ad andare in qualsiasi direzione ti porterà verso il centro solo più velocemente.

Per sopravvivere più a lungo ciò che devi fare è… niente.

Nel centro del buco nero troviamo la singolarità. Un singolo punto con tutta la materia

che ha attraversato l’orizzonte degli eventi, schiacciata in un punto infinitamente piccolo.

Non c’è memoria degli oggetti che lo hanno composto poiché il materiale scompare nel buco nero per sempre.

La singolarità rende ogni cosa omogenea. Ciò vìola le regole dell’universo in modi veramente fantastici.

Abbiamo creato un intero video su questo problema se vuoi saperne di più.

Ma in poche parole, tutto ciò che si avvicina troppo diventa materia del buco nero, concentrata nella singolarità.

Questa mancanza di memoria del proprio passato significa che un buco nero ha solo tre proprietà.

La massa, lo spin e la carica elettrica. Tutto il resto è perso.

Sono molto simili alle particelle fondamentali sotto questo aspetto.

Ciò significa che ogni singolo buco nero nell’universo è uguale.

Certo, la loro massa è differente e qualcuno ruota più velocemente degli altri.

Ma se mettessimo tutte le singolarità all’interno di un museo sarebbero identiche, come elettroni.

Ma proprio come per le particelle fondamentali, le proprietà delle singolarità rappresentano il modo migliore

in cui possiamo descriverle su carta, piuttosto che essere un’accurata rappresentazione della realtà.

Le nostre attuali teorie sull’universo, ovvero la relatività generale, non sono in grado di descriverle o spiegarle.

La curvatura dello spazio diventa infinita. La densità diventa infinita e le nostre regole semplicemente non hanno senso.

La singolarità non ha superficie o dimensione, è qualcosa di simile a una divisione per zero nell’universo.

Quindi, le singolarità potrebbero addirittura non esistere o essere oggetti completamente differenti.

Ma questo è tutto ciò che sappiamo ora, dalle migliori predizioni che abbiamo,

dalle nostre migliori teorie attuali sullo spaziotempo.

Inoltre, praticamente tutto ciò che tu abbia mai sentito sui buchi neri, anche in questo video,

riguarda buchi neri teorici che non ruotano, perché la loro matematica è molto più semplice.

Ma dato che i buchi neri sono nati da stelle morenti che ruotavano in maniera estremamente veloce

nei loro ultimi momenti, per quanto ne sappiamo, tutti i buchi neri nell’universo dovrebbero stare

ruotando in questo momento. A velocità incredibili tra l’altro, fino al 90% della velocità della luce.

Ciò significa che in realtà i buchi neri sono anche più incasinati di quanto di solito viene loro accreditato.

Le singolarità dei buchi neri rotanti sono anche più scatenate. La rotazione li porta a

rigonfiarsi verso l’esterno in una sorta di singolarità ad anello. Questa rotazione è così potente che lo spazio stesso

viene trascinato. Ciò crea un’altra regione intorno al buco nero rotante chiamata “ergosfera”,

in cui è impossibile restare fermi, a prescindere da quanto ci si provi. Come un impetuoso mulinello

di spaziotempo, la marea è irresistibile e il buco nero ti fa orbitare che tu lo voglia o meno.

Ok. Quindi, cosa succede con i buchi neri man mano che l’universo invecchia e muore intorno a loro?

Ancora una volta non lo sappiamo, ma abbiamo alcune idee basate sulla nostra attuale comprensione della fisica:

la radiazione di Hawking.

Nella teoria quantistica dei campi il vuoto dello spazio sta bollendo in fluttuazioni quantistiche.

Queste fluttuazioni creano dal nulla coppie di particelle materia-antimateria

che esistono solo per un tempo molto breve prima di annichilirsi. Quando ciò succede vicino all’orizzonte

degli eventi di un buco nero, una delle particelle può cadervi dentro, impedendo l’annichilazione.

La particella che fugge è la radiazione di Hawking. Fondamentalmente, la massa di questa particella deve

provenire dal buco nero, così nel corso degli eoni i buchi neri si restringeranno ed evaporeranno.

La radiazione di Hawking non è materia caduta nel buco nero, è nuova materia che ruba massa da esso.

Mentre il buco nero si restringe, la radiazione di Hawking diventa più forte e sempre più veloce,

finché ciò che rimane alla fine evapora in un lampo di radiazione ad alta energia, come una bomba nucleare.

E poi, nulla.

Ma ciò non accadrà per molto, molto tempo. Un buco nero con la massa del nostro Sole ha una vita di 10^67 anni.

Ciò significa che ci vorrebbero 10,000 miliardi di miliardi di miliardi

di miliardi di miliardi di miliardi di anni per perdere lo 0.0000001% della sua massa.

Ma la maggior parte dei buchi neri sono molto più massicci del nostro Sole.

I buchi neri supermassicci più massivi, nel centro delle galassie, hanno una vita di 10^100 anni.

Quanto tempo sarebbe?

Immagina una clessidra, riempita con un granello di sabbia per ogni singola particella dell’universo.

Ogni dieci miliardi di anni, un singolo granello di sabbia cade sul fondo.

Se aspettassimo che tutta la sabbia cada, non sarebbe trascorso neanche l'1% della vita di questi buchi neri.

Non c’è un concetto idoneo che aiuti il nostro cervello a cogliere queste scale temporali.

Comprenderemo mai realmente i buchi neri? Sapremo realmente cosa accade al loro interno?

Nessuno lo sa. Possiamo solo vedere il loro esterno e le teorie che abbiamo, probabilmente,

descrivono il loro interno in maniera sbagliata. Ma va bene non sapere tutto.

Significa semplicemente che c’è ancora del lavoro da fare.

Significa che ci sono ancora misteri da risolvere e grandi idee a cui pensare,

che è il motivo per cui gli esseri umani studiano la scienza.

Alla fine possiamo almeno essere sicuri che abbiamo ancora molto tempo

per dedicarci a loro prima che l’ultimo di loro si dissolva.

Se vuoi continuare a dedicarti ai buchi neri un po’ di più, puoi farlo prendendo

uno dei molti oggetti riguardanti i buchi neri che il team di Kurzgesagt ha creato con amore.

Come il nostro Black Hole Infographic Poster che ti insegna tutte le basi sui buchi neri.

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lasciarti con il bisogno di abbracci. Per questo abbiamo creato i Black Hole & White Hole Plushie.

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