Buchi neri, cosa sono e come si formano

Cosa sono i buchi neri

Un buco nero è una massa concentrata in un volume piccolissimo. Secondo la NASA, la gravità appena sotto la sua superficie apparente, l’orizzonte degli eventi, è così forte che nulla può allontanarsene, nemmeno la luce. L’ESA lo descrive in modo simile, come un oggetto estremamente denso la cui velocità di fuga supera quella della luce: per confronto, la velocità di fuga dalla Terra è di circa 11 km/s, un numero minuscolo rispetto a quello che servirebbe per lasciare un buco nero.

La NASA definisce l’orizzonte degli eventi come il confine che contiene tutta la materia che compone il buco nero: da lì in poi, la fuga richiede una velocità superiore a quella della luce, e quindi diventa impossibile. Le leggi di Newton descrivono bene la gravità nella maggior parte dei casi quotidiani, ma vicino a un buco nero serve la relatività generale di Einstein, formulata nel 1915, che pone le basi teoriche da cui deriva l’esistenza stessa di questi oggetti. Al centro del buco nero le sue equazioni prevedono una singolarità, un punto dove la materia si comprime all’estremo e la fisica conosciuta non basta più a descriverla.

Come si formano

I buchi neri stellari nascono dalla morte di una stella molto più massiccia del Sole. Quando il carburante nucleare finisce, la stella esplode in una supernova; il nucleo che resta, se supera circa tre masse solari secondo l’ESA, continua a comprimersi su sé stesso finché non diventa un buco nero. Sotto quella soglia il residuo si ferma prima, come nana bianca o stella di neutroni.

I buchi neri supermassicci sono un’altra storia. L’ESA li descrive come oggetti che si trovano al centro della maggior parte delle galassie, Via Lattea compresa, con masse di milioni o addirittura miliardi di volte quella del Sole. Il loro meccanismo di formazione esatto non è tra i fatti riportati dalle fonti generaliste consultate per questo Recap; quello che è documentato è la loro presenza quasi universale al centro delle galassie e la loro massa, misurata con precisione in alcuni casi.

Esempio pratico: immagina una stella che si avvicina troppo a un buco nero supermassiccio. Le forze di marea la allungano come una caramella tirata, finché non si sfalda in un flusso di gas: è un evento di distruzione mareale, che secondo la NASA capita in media una volta ogni 100.000 anni per ogni buco nero supermassiccio.

Come li osserviamo

Per decenni i buchi neri sono rimasti un’ipotesi teorica. John Michell ne immaginò l’esistenza già nel 1784, parlando di corpi così densi che la luce non potrebbe fuggirne; nel 1915 Einstein pose le basi con la relatività generale. La prima prova diretta è arrivata solo nel 2015, quando LIGO ha rilevato le onde gravitazionali prodotte dalla fusione di due buchi neri di 29 e 36 masse solari, un evento che ha formato un buco nero di 62 masse solari, disperdendo l’equivalente di circa 3 masse solari in energia gravitazionale in una frazione di secondo.

Nel 2019 è arrivata la prima immagine diretta, quella del buco nero al centro della galassia M87, a 55 milioni di anni luce dalla Terra, con una massa di 6,5 miliardi di masse solari. Nel 2022 è arrivata la seconda, quella di Sagittarius A*, il buco nero al centro della Via Lattea, con una massa di circa 4 milioni di masse solari e una distanza di circa 27.000 anni luce. In entrambi i casi l’Event Horizon Telescope non ha fotografato il buco nero in sé, che per definizione non emette luce, ma la sua ombra scura contro l’anello di gas luminoso che lo circonda.

Tra i record catalogati dalla NASA, senza un anno puntuale associato nella fonte consultata: il buco nero più vicino conosciuto, Gaia BH1, a circa 1.500 anni luce dalla Terra; il più lontano, il quasar QSO J0313-1806, a circa 13 miliardi di anni luce; il più massiccio, TON 618, con 66 miliardi di masse solari; e quello che ruota più in fretta, GRS 1915+105, con oltre 1.000 rotazioni al secondo.

Falsi miti da smontare

Il mito più diffuso è quello dell’aspirapolvere cosmico: un buco nero che risucchia tutto ciò che gli sta intorno. La NASA lo smentisce in modo netto, la sua gravità funziona esattamente come quella di qualunque altra massa alla stessa distanza. Un pianeta che orbita lontano da un buco nero continuerebbe a orbitare allo stesso modo se quella massa fosse, ad esempio, una stella normale di pari peso.