Da quando Albert Einstein ci ha illuminato con la teoria della relatività generale più di cento anni fa, diciamo che la gravitazione è un effetto geometrico. E questo significa?
Immaginiamo una rete elastica – l’insieme dello spazio e del tempo – che si deforma quando vi poniamo sopra un oggetto, come una palla, per esempio. Più materia è concentrata in una regione (più pesante è la palla), più la rete elastica si curva.
E questo influenza il resto delle particelle che si muovono nello spaziotempo. Se lanciamo una seconda pallina sopra la rete curvata dalla prima, seguirà un percorso curvo. E se la lanciamo con una certa velocità, possiamo fargli seguire traiettorie ellittiche attorno a sé. Come i pianeti attorno al Sole!
Ora definito in modo più astratto: la forma dello spazio e il passare del tempo sono distorti dalla presenza della materia. Ecco perché diciamo che la materia curva lo spaziotempo. Questa legge di attrazione governa sia i movimenti dei pianeti che la caduta di una semplice mela da un ramo del suo albero.
Una formica schiacciata dalla gravità
Il caso più estremo di attrazione gravitazionale si verifica quando un oggetto collassa o si restringe su se stesso fino a raggiungere una dimensione inferiore a una misura nota come “raggio gravitazionale”.
Ora immagina una formica che cammina sulla superficie della Terra. Se il nostro pianeta si riducesse improvvisamente della metà pur mantenendo la sua massa, il peso della formica aumenterebbe di quattro volte. Ciò obbedisce alla legge di gravitazione universale di Newton, secondo la quale gli oggetti si attraggono con una forza direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza che li separa.
La nostra piccola amica dovrà fare molta fatica per non schiacciarsi a terra. E se la Terra si riducesse nuovamente del 50%, il peso iniziale della formica si moltiplicherebbe non meno di 16 volte.
Se la Terra diventasse una biglia
Ebbene, se il nostro pianeta continuasse a rimpicciolirsi, arriverebbe un momento in cui nulla potrebbe resistere alla forza gravitazionale, la forza repulsiva tra le particelle che sostengono la Terra non reggerebbe e tutto scomparirebbe alla vista, formando quella che è conosciuto come una buco nero.
Nel caso della Terra, ciò accadrebbe se si riducesse alle dimensioni di una biglia: il suo raggio gravitazionale sarebbe di soli 0,8 centimetri!
Non sappiamo se nell’universo esista un buco nero grande quanto una biglia, ma sembra che ne esistano alcuni con dimensioni di un chilometro e molte volte la massa del nostro Sole. Ce ne sono anche di molto più grandi: occupano lo spazio di un sistema planetario e hanno una massa equivalente a miliardi di quella della nostra stella.
Un buco nero è, quindi, il risultato estremo di un processo di compattazione della materia. Sono neri perché si è generata una regione dello spaziotempo con un campo gravitazionale così intenso che nemmeno la luce può fuoriuscire verso l’esterno. La superficie di questa regione è ciò che è noto come orizzonte degli eventi.
Un film al contrario
Una volta definito cos’è un buco nero, possiamo ora spiegare in cosa consiste un buco bianco. Se ne deduce che si forma con un processo inverso a quello che abbiamo spiegato prima. Si tratta cioè di una regione dello spaziotempo molto compatta ed estremamente oscura che improvvisamente smette di essere compatta e inizia a emettere luce e materia verso l’esterno.
Usando la similitudine della Terra, invece di immaginare il nostro pianeta che diventa piccolo fino a scomparire, dobbiamo ora vedere il film al contrario: in una regione dello spazio-tempo dove non osserviamo nulla, all’improvviso una piccola Terra delle dimensioni di una biglia appare e scompare, diventando sempre più grande fino a tornare ad essere il pianeta che conosciamo.
Questa situazione, equivalente a un buco nero, ma con il tempo che “scorre all’indietro”, è ciò che è noto come buco bianco.
Ma non dobbiamo associare i buchi neri alla gravità attrattiva (che tutti conosciamo) e i buchi bianchi alla gravità repulsiva (che, al contrario, respinge). La forza gravitazionale generata da entrambi è esattamente la stessa.
La differenza si vede solo nel comportamento di ciò che abbiamo chiamato orizzonti degli eventi. Nel buco nero si forma una superficie dal cui interno non fuoriesce nulla, mentre nella superficie comparabile del buco bianco – l’orizzonte bianco – accadrà il contrario: tutto viene espulso.
In altre parole, le orbite dei pianeti o degli oggetti celesti che orbitano attorno a un buco nero sarebbero indistinguibili dalle orbite di quegli oggetti attorno a un buco bianco.
Il nero mangia quello bianco
Una volta capito cos’è un buco bianco siamo in grado di rispondere alle domande: esistono i buchi bianchi? E cosa accadrebbe se incontrassero un buco nero? Innanzitutto non è noto se esistano buchi bianchi nell’universo, al momento esistono solo in teoria e non è stato osservato alcun fenomeno che assomigli a qualcosa di simile. Inoltre, si ritiene che i buchi bianchi sarebbero estremamente instabili.
E questo significa che se un buco bianco e un buco nero entrassero in collisione – rispondendo alla seconda domanda –, la materia totale finirebbe per formare un buco nero di dimensioni e massa ancora maggiori del primo. Cioè, il buco nero inghiottirebbe quello bianco.
