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sabato 14 aprile 2018

Le grandi domande della vita: la caduta di un astronauta in un buco nero

Non so se la ormai da più di un anno abbandonata serie de Le grandi domande della vita riprenderà con cadenza regolare, però questa settimana in ufficio è sorta esattamente la domanda: Cosa succederebbe a un astronauta che sta cadendo in un buco nero? (c'è anche la domanda su Quora!)
Non sto a spiegarvi il perché di questa domanda (lo scoprirete tra qualche mese, in effetti!), però la risposta è pronta su un piatto... di carta servita da Stephen Hawking dalle pagine del suo best seller Dal Big Bang ai buchi neri:
La gravità si indebolisce sempre più quanto più ci si allontana dalla stella, cosicché la forza gravitazionale che si esercita sui piedi del nostro intrepido astronauta sarebbe sempre maggiore di quella che si esercita sulla sua testa. La differenza fra le forze è tale da stirare il nostro astronauta come una fettuccina o da strapparlo in due o più parti prima che la stella si sia contratta fino al raggio critico a cui si forma l'orizzonte degli eventi! Noi crediamo però che nell'universo ci siano oggetti molto più grandi, come le regioni centrali di galassie, che possono subire anch'essi il collasso gravitazionale per produrre buchi neri; un astronauta che si trovasse in una di queste regioni non sarebbe lacerato prima della formazione del buco nero.
Egli non sentirebbe in effetti niente di speciale nel raggiungere il raggio critico, e potrebbe superare il punto di non ritorno senza neppure accorgersene. In capo a poche ore, però, al continuare del collasso gravitazionale della regione, la differenza nelle forze gravitazionali che si esercitano sulla sua testa e sui suoi piedi diventerebbe così grande da farlo di nuovo a pezzi.

(...)

Se un astronauta cade in un buco nero, la massa del buco nero aumenterà, ma infine l'equivalente in energia di quella massa extra sarà restituito all'universo sotto forma di radiazione. Così, in un certo senso, l'astronauta sarà «riciclato». Questo sarebbe però un tipo molto modesto di immortalità, giacché per l'astronauta qualsiasi concetto personale del tempo verrebbe quasi certamente a finire nel momento stesso in cui egli venisse fatto a pezzi dall'attrazione differenziale agente sulle varie parti del suo corpo all'interno del buco nero! Persino i tipi di particelle emessi infine dal buco nero sarebbero in generale diversi rispetto alle particelle che formavano l'astronauta: l'unico carattere dell'astronauta destinato a sopravvivere sarebbe la sua massa o energia.
Le approssimazioni da me usate per derivare l'emissione dei buchi neri dovrebbero funzionare bene quando il buco nero ha una massa di più di una frazione di grammo. Esse perderebbero invece la loro validità alla fine della vita di un buco nero, quando la sua massa diventa molto piccola. L'esito più probabile sembra essere che il buco nero sia destinato semplicemente a svanire, almeno dalla nostra regione dell'universo, portando con sé l'astronauta e la singolarità eventualmente contenuta al suo interno, se effettivamente c'è.

(...)

Il collasso di una stella a formare un buco nero è molto simile alle ultime fasi del collasso dell'intero universo. Se nella fase di contrazione dell'universo il disordine dovesse diminuire, potremmo quindi attenderci che esso diminuisca anche all'interno di un buco nero. Così, un astronauta che cadesse in un buco nero sarebbe forse in grado di vincere alla roulette ricordando in quale scomparto si trovava la pallina prima della sua puntata. (Purtroppo, però, non potrebbe giocare a lungo prima di essere trasformato in una fettuccina. Né sarebbe in grado di fornirci informazioni sull'inversione della freccia del tempo termodinamica, o neppure di versare in banca i suoi guadagni, giacché sarebbe intrappolato dietro l'orizzonte degli eventi del buco nero.)
Per quel che ne sappiamo, però, un buco nero potrebbe essere un estremo di un corridoio spazio temporale il cui capo opposto potrebbe essere l'ipotetico buco bianco, che potrebbe gettare l'astronauta in un altro punto dell'universo, se non addirittura in un universo differente! Ma questa, come si suol dire, è un'altra storia...

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