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La corsa dei buchi neri: da oggetti misteriosi a superstar dei Nobel

Come lo scorso anno, anche nel 2020 il riconoscimento è assegnato all’astrofisica: trionfano il britannico Roger Penrose, il tedesco Reinhard Genzel e l’americana Andrea Gez
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Finalmente i buchi neri. Dopo oltre mezzo secolo di ricerche, teorie e modelli matematici, gli oggetti più misteriosi (e più spaventosi) del cosmo sono le superstar dei Nobel per la fisica. Come lo scorso anno, quando furono premiati James Peebels, Michel Mayor e Didier Queloz per le scoperte sui pianeti extra solari, anche nel 2020 il riconoscimento è assegnato all’astrofisica e a un eccezionale trio studiosi, In primis al grande matematico britannico Roger Penrose, 89 anni e autentico pioniere nel suo campo.

Il suo instancabile lavoro, come si legge nelle tributo degli accademici svedesi, «è una robusta predizione della teoria generale della relatività», e le sue sofisticate equazioni non solo hanno dimostrato che i buchi neri sono oggetti possibili, ma che sono necessari, ossia non possono non esistere. Assieme a quello di Stephen Hawking (con il quale ha condiviso tutti i suoi lavori) il suo è senz’altro il più importante contributo alla relatività dopo ovviamente quello di Albert Einstein che è l’inventore della rivoluzionaria concezione. In un famoso articolo pubblicato nel lontano 1965 dal titolo “Il crollo gravitazionale” Penrose scrisse che l’implosione delle stelle più grandi doveva generare un oggetto che non risponde più alle normali leggi che regolano la materia il cui campo gravitazionale tende all’infinito, in quel punto a “dimensione zero” la stessa struttura geometrica della spazio- tempo non esiste più: si tratta di una “singolarità gravitazionale”, ossia un buco nero.

Una mente sublime ed eclettica che ha partorito idee affascinanti come ad esempio il mitico “triangolo di Penrose”, «un oggetto impossibile nella sua forma pura» che ha influenzato non solo fisici e matematici ma anche artisti visivi come l’olandese Martius Cornelis Escher. L’altra metà del Nobel è andata a due astronomi particolarmente brillanti e tenaci nel “cacciare” i misteriosi oggetti in giro per lo spazio e a scovarli tra le coltri di polveri interstellari: il tedesco Reinhard Genzel ( 68 anni) e l’americana Andrea Gez (55 anni). Si deve a loro la scoperta di un massiccio buco nero che campeggia al centro della nostra galassia (la Via lattea), lo hanno cercato per 16 anni e grazie a telescopi sempre più potenti alla fine lo hanno trovato battezzandolo “Sagitarius A”.

Si tratta della prima evidenza sperimentale dopo decenni di aspro confronto tra gli scienziati. Nel 2016 lo strumento di osservazione a infrarossi Ligo (Laser Interferometer Gravitational-Wave observatory) ne aveva colto un piccolo “frammento” registrando un’onda gravitazionale spiegabile solo come il risultato di una collisione di buchi neri avvenuta oltre un miliardo di anni fa. Ma è solo grazie all’immagine di Genzel e Gez se oggi possiamo affermare con certezza la loro esistenza. È stata una complessa caccia al tesoro, perché non stiamo parlando di corpi celesti visibili: non emettendo alcuna radiazione luminosa possiamo carpirli soltanto “per contrasto” ovvero misurarne gli effetti gravitazionali su altri corpi celesti. In particolare la grande forza che esercitano sul movimento delle stelle come nel caso di “Sagitarius A”, che possiede una massa quattro milioni di volte superiore a quella del nostro Sole concentrata in un volume piccolissimo rispetto a quello di una stella media. Si tratta di ammassi di spazio-tempo il cui limite, il cosiddetto orizzonte degli eventi, non viene descritto in termini spaziali ma per l’apponto temporali tanto le dimensioni sono interconnesse.

Ci vuole una grande immaginazione scientifica per concepire entità esotiche e poco intuitive come i buchi neri senza l’aiuto di strumenti adatti a individuali, E fino a qualche anno fa la loro esistenza era un argomento controverso nella comunità accademica, una mera ipotesi secondo i più scettici. Piacevano soprattutto agli scrittori di fantascienza e ai registi di Hollywood, che in quei grandi divoratori cosmici vedevano delle intriganti suggestioni per le loro storie e le loro avventure. Nel corso del tempo, grazie soprattutto alla costanza di Hawking e Penrose e allo sviluppo della tecnologia di osservazione sono davvero rimasti in pochi a dubitare della loro esistenza. C’è da dire che Einstein non li ha mai amati e non ha mai sentito l’esigenza di nominarli, tanto che all’epoca non si chiamavano neanche così.

Per corroborare la Relatività generale aveva ipotizzato l’esistenza di corpi celesti supermassicci e privi di luce in grado di curvare lo spazio tempo, ma per il geniale fisico tedesco non erano altro che “stratagemmi matematici”, utili soprattutto alla soluzione delle complesse equazioni che sorreggono la sua teoria. Si trattava di spazzare via la legge di gravitazione universale di Newton e la sua “costante cosmologica”, perfetta per descrivere i fenomeni terrestri ma spuntata per rendere conto del funzionamento di universo dinamico, continuamente piegato e curvato dalla gravità.

Il “Dio orologiaio” del fisico inglese governa in tal senso un universo eterno e soprattutto statico che non può far altro che collassare su se stesso mentre l’immagine della fisica moderna post-ensteiniana ( in particolare le ricerche dell’astronomo statunitense Edwin Hubble) è quella di un universo in continua espansione in cui le proprietà dello spazio sono alterate dalla presenza dei campi gravitazionali ( moto di allontanamento delle galassie), e la luce stessa ne viene deviata. Come ha ricordato Andrea Gez, quarta donna a ricevere il Nobel per la fisica, «in pochi capiscono cosa sia e come funzioni un buco nero, gli stessi astronomi non hanno alcuna idea di cosa contengano al loro interno, le leggi della fisica che operano attorno alla sua massa sono completamente diverse da quelle che osserviamo sul nostro pianeta, e spingono ai limiti massimi la nostra comprensione».

 

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