Buchi bianchi: misteriosi corpi ipotetici

I misteri dell'Universo sono ancora irrisolti, il che porta all'esistenza di alcuni corpi celesti ipotetici di cui, cioè, l'esistenza è solo una supposizione. Uno di questi è il buco bianco, opposto matematico del buco nero (se non conosci bene il buco nero, clicca qui). Ma di che si tratta? Se sei curioso seguici su Eagle sera in un viaggio ai confini della realtà, ma attento: ci sarà un po' da ballare!

Cos'è?

Un buco bianco è un oggetto teorico derivabile matematicamente dalla legge di relatività generale la cui esistenza nell'universo non è dimostrata. Il suo modello è descritto tramite soluzioni matematiche in cui delle curve geodetiche sono derivate da una singolarità gravitazionale o da un orizzonte degli eventi. Albert Einstein e Nathan Rosen furono i primi a parlare di buco bianco, come di ipotetica controparte di un buco nero. Poiché le leggi della fisica sono simmetriche rispetto al tempo, si ipotizza che esistano oggetti antitetici ai buchi neri. Mentre un buco nero cattura la materia che entra nel suo campo gravitazionale ma non lascia uscire neppure la luce, esisterebbero oggetti che emettono materia ma nei quali niente può entrare. Tali oggetti altamente speculativi vengono chiamati buchi bianchi. Poco tempo dopo la scoperta dei quasar, si ipotizzò che la violenta emissione di energia a loro associata (e anche alle galassie attive e a certe radiosorgenti) potesse essere un esempio di attività dei buchi bianchi, idea mai accettata dagli astronomi. Tale interpretazione è stata definitivamente respinta con la proposta del meccanismo del disco di accrescimento. Schwarzschild afferma che, quando si contrae una massa entro il proprio raggio corrispondente, non si otterrebbe un pozzo senza fine, ma il fondo si aprirebbe per creare una connessione con un'altra regione dello spazio-tempo piatto; questa connessione esisterebbe solo per piccolissime frazioni di secondo e, attraverso questo tunnel (cunicolo spazio-temporale), nemmeno la luce riuscirebbe a passare, perché l'enorme gravità sbarrerebbe l'entrata tra i due universi; potrebbe essere anche ipotizzabile che questa porta non metta in comunicazione solo universi diversi, ma anche regioni separate del nostro universo.

Sembra un paradosso ma per parlare dei buchi bianchi, dobbiamo iniziare dai buchi neri. I buchi neri sono oggetti la cui densità è ritenuta altissima e quindi con una forza gravitazionale talmente grande che qualunque materia (e persino la luce) è intrappolata all'interno di una superficie limite detta orizzonte degli eventi. I buchi neri, sebbene non emettano luce, sono rilevabili tramite gli effetti che il loro intensissimo campo gravitazionale ha sugli oggetti celesti che entrano nel loro raggio di azione (influenza sul moto di tali oggetti, emissione di fotoni ad alta energia, creazioni di dischi di materia attorno al buco nero, ecc..). Grazie a queste evidenze osservative, anche se indirette, l'esistenza dei buchi neri (con masse che possono andare da poche decine a migliaia di volte la massa solare) è attualmente universalmente accettata in astrofisica. I buchi bianchi sono oggetti la cui esistenza è invece ipotizzata solo teoricamente basandosi sul ragionamento che le leggi della fisica sono simmetriche rispetto allo scorrere del tempo. I buchi bianchi sarebbero quindi l'opposto teorico di quelli neri; come i buchi neri catturano tutta la materia che orbita nelle loro vicinanze cosi i buchi bianchi irradiano continuamente luce dall'orizzonte degli eventi (è come vedere al contrario un film di un buco nero che inghiotte materia, cosa che corrisponde all'inversione del tempo nelle equazioni fisiche). Sia i buchi neri che quelli bianchi sono una consequenza della teoria della relatività. Fino ad adesso però non è stato osservato niente nell'Universo che possa essere identificato come un buco bianco. Per questi motivi gli scienziati sono fortemente scettici sulla loro esistenza e non avendo nessuna informazione su di essi le speculazioni sulle loro proprietà si trovano più spesso sui libri di fantascienza che su quelli di fisica. Nel 1960 il fisico teorico sovietico Igor Novikov (Centro di studi astronomici presso l'Istituto di fisica Lebedev dell'Accademia russa delle scienze), basandosi sulla teoria della relatività, ha concluso che nello spazio ci debbano essere oggetti antitetici ai buchi neri. Li ha chiamati buchi bianchi. Immaginatevi una sfera con una massa tanto grande che dalla sua superficie ci si potrebbe divincolare solo raggiungendo la velocità della luce. Questo è un buco nero. Il suo raggio è definito gravitazionale. Se tutta la materia del Sole si compattasse in una sfera del raggio di 3 km, si trasformerebbe in un buco bianco. Il raggio gravitazionale è anche chiamato orizzonte degli eventi. Se all'interno della sfera, ovvero al di là dell'orizzonte, finisse un oggetto, ad esempio, una navicella spaziale o un pezzo di materia stellare, questo non ritornerebbe più indietro. Le enormi forze gravitazionali lo tratterrebbero nel buco nero e lo degraderebbero nelle sue più elementari particelle. Gli atomi si spostano molto velocemente dal buco nero al buco bianco, cioè in un altro universo. Si muovono dal futuro al passato. Il buco bianco è un buco nero con un collegamento nel tempo. I buchi bianchi sono instabili. Mentre al loro interno si forma della materia, le forze gravitazionali acquisiscono maggiore forza e a un certo punto contraggono il corpo celeste fino a farlo diventare un buco nero. Probabilmente tutti i buchi bianchi formatisi subito dopo il Big Bang oggi sono letteralmente morti. Per questo, non li vediamo. I buchi neri sono stati scambiati per quasar, nuclei galattici estremamente luminosi. Nel 2011 gli studiosi israeliani Alon Retter e Shlomo Heller ipotizzarono che i buchi bianchi nascessero in maniera del tutto spontanea nello spazio e morissero una volta espulsa tutta la materia in una sola volta. Non possono essere considerati come corpi celesti, ma piuttosto come "finestre" sull'universo che vivono solo per qualche minuto. È impossibile prevedere il momento e il luogo in cui nascono i buchi bianchi. Secondo Retter ed Heller, queste "finestre" spontanee sarebbero piuttosto dei lampi gamma, cioè potentissime esplosioni di raggi gamma della durata di circa due secondi. Le loro tracce si possono osservare in varie regioni dell'universo a distanza di molti miliardi di anni luce da noi. Se si verificasse un lampo gamma più vicino, la vita sulla Terra sarebbe distrutta in breve tempo. Nel giugno del 2006 l'Osservatorio astronomico orbitante registrò nella costellazione dell'Indiano a una distanza di due miliardi di anni luce un insolito lampo gamma, denominato GRB 060614. Insolito per la sua lunga durata (102 secondi) e per l'assenza di supernove in grado di generarlo nelle vicinanze. Retter ed Heller hanno ipotizzato che GRB 060614 fosse un buco bianco. Secondo i fisici teorici Carlo Rovelli dalla Francia e Francesca Vidotto dalla Spagna, la maggior parte della materia oscura potrebbe essere composta da buchi bianchi. Hanno rivisto l'ipotesi di Jane MacGibbon sul fatto che la materia oscura fosse composto dai residui di buchi bianchi e sono giunti alla conclusione che in realtà si tratta di buchi bianchi veri e propri. La materia oscura occupa circa un quarto dell'universo e si concentra all'interno delle galassie. Non si manifesta in alcun modo ed interagisce con la materia comune solamente quanto alla gravità.