In che modo i buchi neri influenzano il tempo?

Ci sono due modi di pensare al tempo in relazione ai buchi neri . Uno ha a che fare con la durata della vita di questi oggetti, e l'altro con il modo in cui il tempo viene percepito al loro interno.

Passiamo al primo. Quando pensiamo ai buchi neri, li immaginiamo eterni. Ma sorprendentemente, non lo sono. Secondo la teoria della relatività di Einstein , un buco nero è un oggetto situato in un punto dello spazio-tempo in cui la gravità è così intensa che nulla può sfuggirle. Nemmeno la luce. Tutto ciò che vi entra o che ha avuto origine prima della comparsa del buco nero rimane lì. Questi oggetti hanno una regione che funge da confine, chiamata orizzonte degli eventi. Tutto ciò che attraversa quel confine rimane intrappolato per sempre. Questo è ciò che intendiamo per buco nero secondo la teoria della relatività.

Ma se aggiungiamo la meccanica quantistica, le cose cambiano. L'astrofisico britannico Stephen Hawking ha proposto che i buchi neri possano emettere una forma di radiazione molto debole, nota come radiazione di Hawking. Questo perché, secondo la fisica quantistica, lo spazio vuoto non è realmente vuoto; coppie di particelle e antiparticelle vengono create continuamente. Normalmente, anche quando vengono create, si annichilano a vicenda e non succede nulla. Ma se questo accade vicino all'orizzonte degli eventi, una particella può sfuggire, venendo espulsa dal buco nero, e l'altra può cadervi dentro. Il risultato finale è che il buco nero perde una quantità molto piccola di massa.

Nel tempo, questo processo fa sì che il buco nero perda energia perché, secondo l'equazione di Einstein (e = mc²), energia e massa sono equivalenti. Il risultato è che alla fine perdono massa e i buchi neri evaporano. Anche se questo avviene con estrema lentezza. Ad esempio, la nostra galassia ha un buco nero supermassiccio al suo centro, con una massa di circa un milione di volte quella del Sole. Quindi potete immaginare quanto tempo ci vorrà perché scompaia a causa di quelle piccole e costanti perdite di radiazione di cui parlavo. L'intera età dell'universo è solo una frazione del tempo che impiega per evaporare.

Alcune teorie suggeriscono che microbuchi neri potrebbero formarsi negli acceleratori di particelle. Sarebbero incredibilmente piccoli ed evaporerebbero quasi immediatamente. Di conseguenza, non rappresenterebbero alcun pericolo per la vita umana.

Per quanto riguarda l'altro modo in cui il tempo si relaziona a un buco nero, è il modo in cui la vicinanza a uno di questi oggetti celesti influenza il tempo. Come ho detto prima, l'attrazione gravitazionale vicino a un buco nero è molto forte, e questo cambia il modo in cui percepiamo il tempo e lo spazio. Se un osservatore molto lontano dal buco nero vede qualcosa cadere verso di lui, avvicinandosi all'orizzonte degli eventi, noterà che il tempo scorre più lentamente. Come se il tempo si stesse congelando.

Al contrario, se l'osservatore cadesse verso un buco nero, non noterebbe nulla di strano mentre attraversa l'orizzonte degli eventi, il limite oltre il quale non c'è ritorno. La gravità è così intensa che nulla, nemmeno la luce, può sfuggirvi. Una volta varcata quella soglia, il destino è inevitabile: secondo la teoria della relatività di Einstein, si finirebbe in una singolarità, un punto in cui le leggi fisiche note cessano di essere valide.

Yetli Mariana Rosas Guevara ha un dottorato di ricerca in astrofisica ed è ricercatrice presso il Centro Internazionale di Fisica di Donostia (DIPC) .

Coordinamento e redazione: Victoria Toro .

Domanda inviata via email da José Manuel Desviat Manzanares .

Nosotras Respondemos è una consultazione scientifica settimanale, sponsorizzata dal programma L'Oréal-Unesco " Per le donne nella scienza " e da Bristol Myers Squibb , che risponde alle domande dei lettori su scienza e tecnologia. A queste domande rispondono scienziate e tecnologhe, membri dell'AMIT (Associazione delle donne ricercatrici e tecnologhe). Inviate le vostre domande a [email protected] o tramite X #nosotrasrespondemos.

I consigli forniti in questa clinica sono di natura generale e non sostituiscono il parere medico. In caso di domande sul vostro problema specifico, consultate il vostro medico.