Dossier

Buchi neri nel cortile di casa

Che cos'è un buco nero?

Il termine buco nero fu coniato dall’astrofisico americano John Wheeler, anche se i primi a studiare le sue proprietà furono Robert Oppenheimer e Harlan Snyder; i due teorici mostrarono che il campo gravitazionale di un buco nero è così forte che niente può uscirne. Di conseguenza, come scrissero i due astrofisici in un articolo del 1939, “la stella tende a tagliarsi fuori da ogni comunicazione con un osservatore lontano; l’unica cosa che esiste è il suo campo gravitazionale”. Ma vediamo la definizione di buco nero:

"Il buco nero è un oggetto la cui forza di gravità è talmente intensa che nulla può sfuggirgli, nemmeno la luce". (J. Wheeler, 1968)

Dalla definizione si evince una caratteristica importante che riguarda i buchi neri, ossia che non importa quanto fosse complicato in origine l’oggetto che diede origine al buco nero: una volta che esso si è formato, le sue caratteristiche principali possono essere descritte da pochi e semplici parametri.

Per esempio casa vuol dire che la forza di gravità è tanto intensa che neanche la luce può sfuggire? Un modo di caratterizzare l’intensità della forza di gravità è quello di stabilire la velocità minima a cui deve essere lanciato un oggetto affinché possa vincere definitivamente l’attrazione di un determinato corpo celeste. Se volessimo lanciare un razzo nello spazio dovremmo assicurarci che la sua velocità sia maggiore di 40 mila chilometri all’ora, la velocità di fuga per la Terra. Se volessi compiere la stessa azione sul Sole dovremmo tener conto che la velocità di fuga è circa cinquanta volte maggiore di quella terrestre.

Velocità di fuga

Si osserva quindi che la velocità di fuga cresce quanto più i corpi sono massicci e compatti (ossia R piccolo).

Ecco allora il problema: quale sarebbe l’effetto della gravità attorno a un corpo per il quale la velocità di fuga coincidesse con la velocità della luce? Dalla formula ponendo la velocità di fuga uguale a quella della luce, si può ricavare il raggio in corrispondenza del quale, gli oggetti, ma anche la luce, possono andare solo verso l’interno ma mai uscirne.

Raggio del buco nero

Questo raggio, detto raggio dell’orizzonte degli eventi, è esattamente lo stesso raggio che Michell e Laplace calcolarono nel XVIII secolo partendo dalla teoria newtoniana.

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