Una situazione nuova
Arrivati nei pressi del buco nero, ci troveremmo in una situazione del tutto nuova. Una situazione in cui le leggi della fisica non sono più quelle che valevano sulla Terra (le leggi della “fisica classica” di Galileo Galilei e Isaac Newton), né quelle già più complicate della Relatività ristretta, che valevano durante il viaggio a velocità superelevata. In prossimità del buco nero, valgono invece le leggi della Relatività generale, una teoria notoriamente complicata perché porta alle estreme conseguenze le relazioni tra spazio, tempo, materia, energia e gravità. In prossimità di stelle, galassie e buchi neri, il tessuto dello spazio tempo si deforma in un modo che solo una mente superiore potrebbe visualizzare.
Nelle vicinanze del buco nero, le leggi della geometria tradizionale non sarebbero più valide. E il rapporto tra circonferenza a diametro di un cerchio non sarebbe più uguale a 3,14
A noi, limitati esseri tridimensionali immersi in una realtà distorta, non resterebbe che la possibilità di misurare con orologi e regoli quel che avviene attorno. Ci accorgeremmo allora della dilatazione temporale di cui abbiamo già detto. E ci renderemmo anche conto che le leggi della geometria euclidea non valgono più. Nei pressi di un buco nero, il rapporto tra la circonferenza e il diametro di un cerchio non è più pari a pi greco, e cioè 3,141592… e così via, all’infinito, in un susseguirsi di cifre che nel mondo ideale di Euclide stabiliscono con esattezza il numero trascendentale. Nemmeno la somma degli angoli interni di un triangolo fornisce il valore 180°, come ci insegnano a scuola. E non sarebbe neanche vero che, data una retta, per un punto esterno a essa passa una e una sola altra retta parallela alla prima. Nel mondo di Einstein lo spazio si distorce, e addirittura si mischia al tempo. Tutta la geometria cambia.
Prendete un telo elastico, per esempio la superficie di un palloncino. Tendetelo bene, in modo che formi una superficie piatta, e disegnateci sopra un triangolo. Quello è un triangolo che rispetta le regole della geometria euclidea. Prendete ora lo stesso telo, mantenendolo teso, e poggiatelo su un pallone. Il triangolo apparirà deformato, e per questo non rispetterà più le regole di Euclide. Qualcosa del genere avviene al tessuto dello spazio-tempo in prossimità di una stella compatta o un buco nero, perché ogni oggetto materiale, con la sua massa, deforma la struttura dello spazio-tempo come fa il pallone con il telo elastico teso. E, quanto più ci avviciniamo al traguardo, tanto più queste deformazioni diventano significative.
L’ultima orbita
A questo punto, ci fermiamo un attimo a fare i nostri esperimenti, a prendere familiarità con la nuova situazione in cui ci troviamo, e ad ammirare il panorama davvero unico che si staglia di fronte ai nostri occhi. Ci mettiamo dunque in un’orbita stabile, un po’ come gli astronauti della Stazione spaziale internazionale intorno alla Terra. Scegliamo un’orbita circolare, per essere sempre alla stessa distanza dal buco nero. E così abbiamo un’altra sorpresa: l’ultima orbita circolare stabile si trova a 24 milioni di chilometri dal buco nero, che a sua volta ha un orizzonte con un raggio di 12 milioni di chilometri, cioè circa trenta volte la distanza tra la Terra e la Luna. Se ci si avvicina più di 24 milioni di chilometri, è impossibile non essere risucchiati a meno di azionare i motori. Fermiamoci, dunque, per un po’, a distanza di sicurezza, nell’ultima orbita circolare stabile, di fronte alla meta del nostro viaggio.
L’universo ci apparirebbe come riflesso sul pomello di una porta
Ovviamente, anche se ci troviamo in linea di principio in un campo molto intenso, a bordo della nostra astronave siamo in condizioni di assenza di peso. Di fatto, siamo come gli astronauti a bordo della Stazione spaziale, né più né meno. Dunque potremmo rimanere in queste condizioni anche molto a lungo, senza pericoli seri per la nostra salute, se non quelli che regolarmente devono affrontare gli astronauti. Quello che vediamo è un paesaggio diviso in due. Da una parte il buco nero. Largo, scuro, ipnotico, occupa ormai gran parte del campo visivo di fronte a noi. Dall’altra il cielo stellato della Via Lattea, visto dal suo cuore. L’immagine del cielo stellato non è però imperturbata, come ci si potrebbe aspettare, ma alterata dalla gravità, per cui appare distorta così come l’immagine di una stanza, osservata attraverso il suo riflesso sul pomello circolare di una porta. La distorsione è massima in prossimità dell’orizzonte degli eventi, dove la luce si concentra in un anello luminoso, e diminuisce nella direzione opposta. Nel muoverci costantemente lungo la nostra orbita, vediamo le stelle sfilare una dopo l’altra dietro il cerchio dell’orizzonte. La loro immagine si deforma, talvolta si moltiplica, e si ricompone come in un gioco di specchi o di cristalli, come in un caleidoscopio. È uno spettacolo suggestivo, da far girare la testa.
Effetti ottici
Gli effetti ottici sono dovuti sempre allo stesso fenomeno, che in altri termini abbiamo già descritto prima. È lo spazio a deformarsi, o meglio lo spaziotempo. Per cui i raggi di luce, nello spazio curvo, non seguono più linee rette, ma curve che si piegano tanto più, quanto più si avvicinano all’orizzonte degli eventi. Immaginiamo di avere un puntatore laser, e di poterne seguire il percorso. Se lo indirizziamo nella direzione opposta a quella del buco nero, vedremmo la luce laser muoversi in linea retta (e la vedremmo perdere energia). Se, invece, lo puntiamo in un’altra direzione, vedremmo il fascio laser piegarsi. La sua traiettoria verrebbe deflessa, e la deflessione sarebbe tanto maggiore, quanto più il fascio laser si avvicina all’orizzonte degli eventi. Se indirizzassimo il puntatore in determinate direzioni, vedremmo addirittura il raggio laser che fa uno o più giri intorno al buco nero, per poi tornare al punto di partenza. La curvatura del nostro raggio laser è una misura della distorsione dello spazio indotta dal buco nero. Potremmo usare il laser per disegnare triangoli e quadrati, e misurarne le lunghezze dei lati e gli angoli che formano tra loro, trovando gli stessi risultati già descritti prima. Con i raggi di luce o, se vogliamo, i fasci laser, possiamo visualizzare la geometria non euclidea nella quale siamo immersi.
(Tratto dall’ebook Viaggio all’interno di un buco nero – continua)
