Uno degli scenari di fantascienza più amati è l'utilizzo di un buco nero come portale per un'altra dimensione, tempo o universo. Quella fantasia potrebbe essere più vicina alla realtà di quanto precedentemente immaginato.

I buchi neri sono forse gli oggetti più misteriosi dell'universo. Sono la conseguenza della gravità che schiaccia senza limiti una stella morente, portando alla formazione di una vera singolarità - che accade quando un'intera stella viene compressa in un singolo punto producendo un oggetto con densità infinita. Questa singolarità densa e calda fa un buco nel tessuto dello spaziotempo stesso, forse aprendo un'opportunità per i viaggi nell'iperspazio. Questo è, una scorciatoia attraverso lo spaziotempo che consente di viaggiare su distanze su scala cosmica in un breve periodo.

I ricercatori in precedenza pensavano che qualsiasi veicolo spaziale che tentasse di utilizzare un buco nero come portale di questo tipo avrebbe dovuto fare i conti con la natura nella sua forma peggiore. La singolarità calda e densa farebbe sì che il veicolo spaziale sopporti una sequenza di allungamento e compressione delle maree sempre più scomodo prima di essere completamente vaporizzato.

Volare attraverso un buco nero

Il mio team dell'Università del Massachusetts Dartmouth e un collega del Georgia Gwinnett College hanno dimostrato che non tutti i buchi neri sono uguali. Se il buco nero come Sagittario A*, situato al centro della nostra galassia, è grande e rotante, allora le prospettive per un veicolo spaziale cambiano drasticamente. Questo perché la singolarità con cui dovrebbe fare i conti una navicella spaziale è molto delicata e potrebbe consentire un passaggio molto pacifico.

La ragione per cui ciò è possibile è che la singolarità rilevante all'interno di un buco nero rotante è tecnicamente "debole, " e quindi non danneggia gli oggetti che interagiscono con esso. In un primo momento, questo fatto può sembrare contro intuitivo. Ma si può pensare che sia analogo all'esperienza comune di passare rapidamente il dito attraverso una candela vicino a 2, Fiamma di 000 gradi, senza bruciarsi.

Il mio collega Lior Burko ed io studiamo la fisica dei buchi neri da oltre due decenni. Nel 2016, il mio dottorato alunno, Carolina Mallary, ispirato al film campione d'incassi di Christopher Nolan "Interstellar, " deciso a testare se Cooper (il personaggio di Matthew McConaughey), potrebbe sopravvivere alla sua caduta nel profondo Gargantua - un immaginario, supermassiccio, buco nero in rapida rotazione circa 100 milioni di volte la massa del nostro sole. "Interstellar" è basato su un libro scritto dall'astrofisico premio Nobel Kip Thorne e le proprietà fisiche di Gargantua sono centrali nella trama di questo film di Hollywood.

Basandosi sul lavoro svolto dal fisico Amos Ori due decenni prima, e armata delle sue forti capacità di calcolo, Mallary ha costruito un modello al computer in grado di catturare la maggior parte degli effetti fisici essenziali su un veicolo spaziale, o qualsiasi oggetto di grandi dimensioni, cadere in un grande, buco nero rotante come Sagittario A*.

Nemmeno un giro accidentato?

Quello che ha scoperto è che in tutte le condizioni un oggetto che cade in un buco nero rotante non sperimenterebbe effetti infinitamente grandi al passaggio attraverso la cosiddetta singolarità dell'orizzonte interno del buco. Questa è la singolarità che un oggetto che entra in un buco nero rotante non può aggirare o evitare. Non solo quello, nelle giuste circostanze, questi effetti possono essere trascurabilmente piccoli, consentendo un passaggio piuttosto comodo attraverso la singolarità. Infatti, potrebbero non esserci effetti evidenti sull'oggetto che cade. Ciò aumenta la possibilità di utilizzare grandi buchi neri rotanti come portali per i viaggi nell'iperspazio.

Mallary ha anche scoperto una caratteristica che prima non era stata pienamente apprezzata:il fatto che gli effetti della singolarità nel contesto di un buco nero rotante si sarebbero tradotti in cicli di allungamento e compressione rapidamente crescenti sulla navicella spaziale. Ma per buchi neri molto grandi come Gargantua, la forza di questo effetto sarebbe molto piccola. Così, il veicolo spaziale e qualsiasi individuo a bordo non lo rileverebbero.

Il punto cruciale è che questi effetti non aumentano senza limiti; infatti, restano finiti, anche se le sollecitazioni sulla navicella tendono a crescere indefinitamente man mano che si avvicina al buco nero.

Ci sono alcune importanti assunzioni semplificatrici e conseguenti avvertimenti nel contesto del modello di Mallary. Il presupposto principale è che il buco nero in esame sia completamente isolato e quindi non soggetto a costanti disturbi da parte di una sorgente come un'altra stella nelle sue vicinanze o anche da radiazioni in caduta. Sebbene questa ipotesi consenta importanti semplificazioni, vale la pena notare che la maggior parte dei buchi neri è circondata da materiale cosmico:polvere, gas, radiazione.

Perciò, una naturale estensione del lavoro di Mallary sarebbe quella di eseguire uno studio simile nel contesto di un buco nero astrofisico più realistico.

L'approccio di Mallary di utilizzare una simulazione al computer per esaminare gli effetti di un buco nero su un oggetto è molto comune nel campo della fisica dei buchi neri. Inutile dire, non abbiamo ancora la capacità di eseguire esperimenti reali dentro o vicino ai buchi neri, così gli scienziati ricorrono alla teoria e alle simulazioni per sviluppare una comprensione, facendo previsioni e nuove scoperte.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.