I buchi neri possono essere distrutti? - Fabio Pacucci

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I buchi neri sono tra gli oggetti più devastanti dell'universo. Tutto ciò che si avvicina troppo ad un buco nero, che si tratti di un asteroide, un pianeta o una stella, rischia di essere distrutto dal suo enorme campo gravitazionale. Secondo alcune teorie, in futuro l'universo potrebbe arrivare ad essere formato unicamente da buchi neri. Esiste un modo per distruggere un buco nero? Fabio Pacucci analizza questa ipotesi.

Lezione di Fabio Pacucci, regia a cura di Provincia Studio.

I buchi neri sono tra gli oggetti
più devastanti dell'universo.

Tutto ciò che si avvicina troppo
alla singolarità centrale di un buco nero,

che si tratti di un asteroide,
un pianeta o una stella,

rischia di essere distrutto
dal suo enorme campo gravitazionale.

Se poi l'oggetto finisce per oltrepassare
l'orizzonte degli eventi del buco nero,

sparisce per non riemergere mai più,

contribuendo ad aumentarne
la massa e il raggio.

Nulla di ciò che potremmo scagliare
contro un buco nero

gli causerebbe il benché minimo danno.

Neppure un altro buco nero
potrebbe distruggerlo:

i due buchi neri finirebbero per fondersi,
creandone uno più grande

e rilasciando un po' di energia
sotto forma di onde gravitazionali.

Secondo alcune ipotesi,

l'universo arriverà a essere composto
interamente di buchi neri

in un futuro molto lontano.

Tuttavia, potrebbe esserci un modo
per distruggerli o "farli evaporare".

Se la teoria è giusta,

non dobbiamo fare altro che aspettare.

Nel 1974,

Stephen Hawking teorizzò un processo

che potrebbe portare un buco nero
a perdere progressivamente massa.

Questo processo, chiamato
"radiazione di Hawking",

si basa sul noto fenomeno
delle fluttuazioni quantistiche del vuoto.

Secondo la quantistica meccanica,

un determinato punto nello spazio-tempo
fluttua tra molteplici stati energetici.

Queste fluttuazioni dipendono
dalla continua creazione e distruzione

di coppie di particelle virtuali,

formate da una particella
e da un'antiparticella di segno opposto.

Di solito, esse si urtano distruggendosi
a vicenda subito dopo la loro comparsa,

preservando così l'energia totale,

ma cosa accade se si formano al confine
dell'orizzonte degli eventi del buco nero?

Se compaiono in una posizione particolare,

una di loro potrebbe sfuggire
alla forza d'attrazione del buco nero,

mentre la sua controparte
vi cadrebbe dentro,

finendo così per distruggere
una diversa particella di segno opposto

all'interno dell'orizzonte degli eventi,

riducendo in questo modo
la massa del buco nero.

Nel frattempo, a un osservatore esterno

sembrerebbe che sia stato il buco nero
a generare la particella sfuggita.

Quindi, a meno che non continui
ad assorbire ulteriore materia ed energia,

il buco nero evaporerà molto lentamente,
particella dopo particella.

Quanto lentamente?

La risposta la dà un ramo della fisica
chiamato termodinamica dei buchi neri.

L'energia rilasciata nell'ambiente
da oggetti comuni e corpi celesti

viene percepita da noi come calore

di cui possiamo misurare la temperatura.

Secondo la termodinamica dei buchi neri,

sarebbe possibile determinare
in modo analogo

la "temperatura" di un buco nero:

più è grande il buco nero,

più è bassa la sua temperatura.

I buchi neri più grandi dell'universo

emetterebbero temperature nell'ordine
di 10 alla -17 gradi Kelvin,

molto vicine allo zero assoluto.

Allo stesso tempo, un buco nero
delle dimensioni dell'asteroide Vesta

avrebbe una temperatura
vicina ai 200 gradi Celsius

e dunque rilascerebbe molta energia
sotto forma di radiazione di Hawking

nel freddo ambiente circostante.

Più un buco nero è piccolo,

più sembra bruciare intensamente

e dunque consumarsi più in fretta.

Ma quanto velocemente?

Beh, non trattenete il fiato.

Prima di tutto,
la maggior parte dei buchi neri

cresce o assorbe materia ed energia

più rapidamente di quanto emetta
radiazione di Hawking.

Ma anche se un buco nero con la massa
del nostro Sole smettesse di crescere

impiegherebbe un totale di anni
pari a 10 alla 67,

ossia una grandezza di gran lunga
superiore all'attuale età dell'universo,

per evaporare del tutto.

Raggiunte le 230 tonnellate metriche,

il buco nero avrebbe solo
un ultimo secondo di vita.

In quell'ultimo secondo,

il suo orizzonte degli eventi
diverrebbe sempre più piccolo

fino a rilasciare nuovamente nell'universo
tutta la sua energia.

Anche se la radiazione di Hawking
non è mai stata osservata direttamente,

secondo alcuni scienziati, alcuni bagliori
di raggi gamma notati in cielo

sono in realtà tracce degli ultimi istanti

di piccoli e primordiali buchi neri
risalenti all'inizio dei tempi.

In un futuro incredibilmente lontano,

l'universo potrebbe divenire
un luogo buio e freddo.

Ma se Hawking aveva ragione,

prima che ciò accada

i buchi neri, solitamente
terrificanti e imperturbabili,

usciranno di scena
in un lampo di gloria finale.