LA LUCE PUò ORBITARE IN UN BUCO NERO?

Send

Dal momento che i buchi neri sono i punti gravitazionali più potenti dell'intero Universo, possono distorcere la luce così tanto da metterla effettivamente in orbita? E come sarebbe se tu potessi sopravvivere e seguire la luce in questo viaggio intorno a un buco nero?

Ho avuto questa grande domanda da uno spettatore. È possibile che la luce orbiti attorno a un buco nero?

Considera questo esperimento mentale, spiegato per la prima volta da Newton. Immagina di avere un cannone in grado di sparare una palla di cannone lontano. La palla volerebbe in discesa e poi si schianterebbe contro la terra. Se colpissi più forte la palla di cannone, volerebbe ulteriormente prima di sbattere contro il terreno. E se potessi sparare abbastanza forte alla palla di cannone e ignorare la resistenza dell'aria, viaggerebbe fino in fondo alla Terra. La palla di cannone sarebbe in orbita. Sta cadendo verso la Terra, ma la curvatura della Terra significa che cade costantemente appena sopra l'orizzonte.

Funziona non solo con palle di cannone, astronauti e satelliti, ma anche con la luce. Questa è stata una delle grandi scoperte che Einstein fece sulla natura della gravità. La gravità non è una forza attraente tra le masse, è in realtà una distorsione dello spaziotempo. Quando la luce cade nel pozzo gravitazionale di un oggetto enorme, si piega per seguire la curvatura dello spaziotempo.

Galassie distanti, il Sole e persino la nostra stessa Terra faranno deviare la luce dal suo cammino a causa della loro distorsione dello spaziotempo. Ma è l'incredibile gravità di un buco nero che può legare lo spaziotempo in nodi. E sì, c'è una regione attorno a un buco nero in cui anche i fotoni sono costretti a viaggiare in un'orbita. In effetti, questa regione è conosciuta come la "sfera dei fotoni".

Da abbastanza lontano, i buchi neri si comportano come qualsiasi oggetto massiccio. Se sostituissi il Sole con un buco nero della stessa massa, la nostra Terra continuerebbe a orbitare esattamente allo stesso modo. Ma man mano che ti avvicini sempre di più al buco nero, l'oggetto in orbita deve andare sempre più veloce mentre ruota attorno all'oggetto massiccio. La sfera del fotone è l'orbita stabile finale che puoi avere attorno a un buco nero. E solo la luce, muovendosi alla velocità della luce, può effettivamente esistere a questa altitudine.

Immagina di poter esistere proprio nella sfera dei fotoni di un buco nero. Che non puoi, quindi non provare. Potresti puntare la torcia in una direzione e vedere la luce dietro di te, dopo che ha completamente orbitato il buco nero. Saresti anche immerso nella radiazione di tutti i fotoni catturati in questa regione. La luce visibile potrebbe essere carina, ma i raggi X e le radiazioni gamma ti cuocerebbero come un forno.

Sotto la sfera del fotone vedresti solo oscurità. Laggiù c'è l'orizzonte degli eventi, il punto di non ritorno della luce. E sopra vedresti l'universo distorto dall'enorme gravità del buco nero. Vedresti l'intero cielo nella tua vista, anche le stelle che sarebbero normalmente oscurate dal buco nero, mentre si avvolgono attorno alla sua gravità. Sarebbe un posto fantastico e mortale in cui trovarsi, ma sarebbe sicuramente caduto sotto l'orizzonte degli eventi.

Se potessi scendere nella sfera dei fotoni, che tipo di esperimenti vorresti fare? Dicci nei commenti qui sotto.