Perché i buchi neri non ingoiano l'intero universo

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L’esistenza di un oggetto cosmico con le caratteristiche del buco nero viene teorizzata per la prima volta nel 1915, come naturale risultato della teoria della relatività generale di Einstein.

Secondo l’analogia più nota della complessa teoria matematica, lo spazio tempo è una sorta di tessuto che viene “piegato” dalla presenza di una massa, generando quella che  viene chiamata curvatura.

I buchi neri vennero ipotizzati da Einstein come singolarità dello spazio-tempo, cioè come possibili espressioni fisiche che si manifestano quando la densità della materia è così elevata da provocare non già una curvatura, ma un vero e proprio collasso gravitazionale dello spazio-tempo.

La scienza dei buchi neri

Dalla previsione di Einstein, sono stati molti gli oggetti rispondenti a definizione rintracciati nello spazio. Secondo la relatività generale, i buchi neri presentano una spinta gravitazionale così potente da piegare addirittura la luce attorno ad essi.

Soltanto 100 anni dopo, nel 2019, l’Event Horizon Telescope è riuscito a processare la prima immagine del cosiddetto orizzonte degli eventi, il fascio di luce visibile attorno al buco nero oltre il quale non è possibile rilevare alcuna informazione. 

L’orizzonte degli eventi è la superficie limite del buco nero, il punto in cui il tempo si ferma e lo spaziotempo curva verso l’interno.

Nel 1972 il fisico Jacob Bekenstein scoprì che l’area dell’orizzonte degli eventi corrisponde all’entropia dei buchi neri, cioè conterrebbe tutte le informazioni relative a ogni possibile stato delle singole particelle all’interno del buco nero.

Dall’intuizione di Bekenstein prese le mosse Stephen Hawking per dimostrare che i buchi neri sono oggetti in grado di far uscire qualcosa, una particolare radiazione che prese il nome dello scienziato.

La radiazione di Hawking sembrerebbe essere legata ad una sorta di “evaporazione” del buco nero, che gli impedisce di svilupparsi all’infinito inghiottendo tutto quanto si avvicina troppo all’orizzonte degli eventi.

Come cresce un buco nero?

Secondo la teoria di Hawking, un buco nero che non riesca a guadagnare massa nel corso della sua vita, dunque, può in ultimo scomparire – contro la teoria della meccanica quantistica secondo cui l’universo mantiene tutte le informazioni sul passato. 

Meccanica quantistica e relatività generale, d’altro canto, non sono mai andate d’accordo: se per una il tempo è assoluto, per l’altra è possibile piegare lo spazio-tempo sotto la spinta gravitazionale della massa.

La Teoria delle Stringhe tenta sin dalla fine degli anni Sessanta di conciliare meccanica quantistica e relatività generale, proponendosi come teoria del tutto. Non stupisce perciò che sia proprio da uno dei padri della teoria delle stringhe, Leonard Susskind, che arriva la risposta alla nostra domanda.

Perché i buchi neri non ingoiano tutto quello che gli si avvicina, se sono dotati di un campo gravitazionale così potente da non permettere nemmeno alla luce di uscirne?

Secondo Susskind, i buchi neri si espandono aumentando il proprio tasso di complessità, sviluppandosi cioè verso l’interno. 

“Per qualche ragione” dichiara all’Atlantic “nessuno, me compreso per molti anni, ha pensato seriamente a cosa significhi la crescita dei buchi neri”, aggiungendo che si tratterebbe di uno dei pezzi più importanti del puzzle che conosciamo in materia di fisica dei buchi neri.

Scoprire qualcosa su come la crescita cosmologica dello spazio sia legata alla meccanica di espansione interna dei buchi neri, afferma Susskind, potrebbe portare ad importanti progressi nello studio dell’evoluzione dell’intero universo.

La risposta di Susskind, comunque, pare per ora chiara e accettata da gran parte della comunità dei fisici teorici: i buchi neri si sviluppano verso l’interno aumentando la complessità quantistica, ecco perché non li vediamo “crescere” esternamente ed ingoiare tutto quel che passa all’interno del loro campo gravitazionale.

Alessandra Caraffa