Cadere in un buco nero: una simulazione video della NASA ci porta oltre il punto di non ritorno

Hai mai immaginato cosa succederebbe cadendo in un buco nero? Grazie a una nuova visualizzazione prodotta su un supercomputer della NASA, possiamo tuffarci oltre l’orizzonte degli eventi, il confine che separa un buco nero dal resto dell’universo.

I buchi neri sono tra i fenomeni più misteriosi e affascinanti dell’universo. Questi residui del collasso di stelle hanno una gravità così intensa che nulla, nemmeno la luce, può sfuggire una volta superato il loro orizzonte degli eventi. Ma cosa accadrebbe esattamente se ci tuffassimo in un buco nero?

Buco nero supermassiccio

Ora, grazie a una nuova simulazione realizzata su un supercomputer della NASA, possiamo esplorare virtualmente questo scenario estremo. Il team guidato dall’astrofisico Jeremy Schnittman del Goddard Space Flight Center della NASA ha creato una visualizzazione immersiva e dettagliata di un viaggio verso e oltre l’orizzonte degli eventi di un buco nero supermassiccio.

Un buco nero supermassiccio è un tipo di buco nero con una massa estremamente grande, tipicamente nell’ordine di milioni o miliardi di masse solari. Questi oggetti cosmici si trovano generalmente al centro delle galassie, inclusa la nostra Via Lattea, e si ritiene che quasi tutte le galassie massicce ne ospitino uno al loro centro.

Il meccanismo esatto di formazione dei buchi neri supermassicci non è ancora del tutto compreso, ma le teorie principali includono l’accrescimento di buchi neri di massa stellare, il collasso diretto di nubi di gas massicce o scenari che coinvolgono le prime stelle dell’Universo.

I buchi neri supermassicci possono avere un impatto significativo sull’evoluzione delle loro galassie ospiti, influenzando la formazione stellare, la dinamica del gas e la struttura complessiva della galassia attraverso fenomeni come i venti galattici. Spesso sono circondati da dischi di gas e polveri chiamati dischi di accrescimento, che mentre la materia cade a spirale nel buco nero, l’attrito e il riscaldamento possono farli brillare intensamente, rendendoli visibili come quasar o nuclei galattici attivi (AGN).

Simulazione video

La simulazione, che ha richiesto circa 5 giorni di calcolo utilizzando una parte dei 129.000 processori del supercomputer Discover della NASA, ha generato circa 10 terabyte di dati. Lo stesso risultato avrebbe richiesto oltre un decennio su un normale computer.

Il buco nero virtuale ha una massa pari a 4,3 milioni di volte quella del Sole, simile al buco nero che si trova al centro della nostra galassia, la Via Lattea. Il raggio di questa superficie sferica immaginaria attorno al buco nero simulato è di circa 25 milioni di km. Per fare un paragone, l’equatore della Terra ha una lunghezza approssimativa di circa 40.075 chilometri mentre la distanza terra luna è di 384.400 chilometri.

Nella simulazione, la telecamera (che rappresenta un ipotetico astronauta) parte da una distanza di circa 640 milioni di km, circa 4 volte la distanza pianeta Terra-Sole. Man mano che si avvicina, a velocità sempre più prossime a quella della luce, il bagliore del disco di accrescimento e delle stelle di sfondo diventa sempre più intenso e spostato verso il blu, proprio come il suono di un’auto da corsa in avvicinamento sale di tono.

Più ci si avvicina, più lo spaziotempo stesso appare distorto, con il disco del buco nero, gli anelli di fotoni e il cielo stellato che appaiono sempre più deformati e moltiplicati, mentre la loro luce attraversa una regione di crescente curvatura.

In tempo reale, la caduta fino all’orizzonte degli eventi richiede circa 3 ore, con quasi due orbite complete di 30 minuti ciascuna. Ma per un osservatore esterno, la telecamera non raggiungerebbe mai il confine. Infatti, a causa dell’estrema distorsione dello spaziotempo, l’immagine dell’oggetto in caduta rallenterebbe fino a sembrare congelata appena prima di attraversare l’orizzonte.

Buco nero e punto di non ritorno

Una volta superato questo punto di non ritorno, il destino è segnato. Camera e spaziotempo precipitano inesorabilmente verso la singolarità centrale, un punto a una dimensione in cui le leggi della fisica come le conosciamo cessano di funzionare. “Una volta che la telecamera attraversa l’orizzonte, la sua distruzione per spaghettificazione è a soli 12,8 secondi di distanza“, spiega Schnittman. Da lì, mancano solo 128.000 km alla singolarità, un’ultima tappa che viene percorsa in un batter d’occhio.

La spaghettificazione è l’effetto distruttivo delle intense forze di marea in prossimità di un buco nero, che stiracchia e distrugge qualsiasi oggetto allungandolo come uno spaghetto. Poiché la gravità è molto più intensa sulla parte di un oggetto più vicina al buco nero rispetto a quella più lontana, l’oggetto viene stirato come uno spaghetto. Questo effetto sarebbe ancora più violento nel caso di un buco nero di massa stellare, che ha un orizzonte degli eventi molto più piccolo. “Se hai la possibilità di scegliere, meglio cadere in un buco nero supermassiccio“, consiglia Schnittman.

Buco e viaggio nel tempo

In uno scenario alternativo (sotto), la telecamera sfiora l’orizzonte degli eventi senza attraversarlo, riuscendo a sfuggire alla presa del buco nero. Ma anche in questo caso, gli effetti relativistici sono notevoli. Se un astronauta compisse questo viaggio di andata e ritorno di 6 ore mentre i suoi compagni restano a distanza di sicurezza, al suo ritorno sarebbe più giovane di 36 minuti. Questo perché il tempo scorre più lentamente in presenza di un campo gravitazionale intenso e a velocità prossime a quelle della luce.

“Questa situazione può essere ancora più estrema“, nota Schnittman. “Se il buco nero ruotasse rapidamente su se stesso, come quello mostrato nel film Interstellar del 2014, l’astronauta tornerebbe indietro di molti anni rispetto ai suoi compagni di viaggio“.

Queste simulazioni, disponibili sia come video esplicativi che come filmati a 360 gradi, ci permettono di esplorare alcuni degli effetti più bizzarri della relatività generale, la teoria della gravità di Einstein, in condizioni estreme. Anche se è improbabile che un essere umano possa mai sperimentare un vero tuffo in un buco nero, queste visualizzazioni ci aiutano a comprendere meglio la fisica di questi oggetti estremi e affascinanti.