Un buco nero rallenta il Tempo?

Buco Nero

Il 17 gennaio 1929 l’astronomo americano Edwin Hubble spiegava di aver scoperto una relazione diretta fra la distanza delle galassie e la loro velocità di recessione. Era la famosa legge di Hubble.

Quanto più le galassie sono distanti dall’osservatore, tanto più velocemente si allontanano. Assumendo come principio che ciò sia vero per ogni luogo dell’universo, vuol dire che ci troviamo in un universo in espansione: una sorta di gigantesco pallone cosmico che si dilata senza sosta, creando di continuo nuovo spazio tra le galassie e tra gli ammassi di galassie.

Nel 1998, un gruppo di astronomi, pubblicarono i risultati di un lungo studio sulle supernovae. Dai risultati del loro lavoro si ricavava una conclusione sorprendente: non solo l’universo si sta espandendo, ma la velocità con la quale si espande sta aumentando, non diminuendo, come fino a quel momento si era creduto.

I cosmologi si trovarono dunque a dover spiegare un fatto del tutto controintuitivo: come poteva essere che la velocità di espansione dell’universo stesse aumentando, se essa derivava dall’impulso originario del Big Bang, ormai molto indebolito dopo miliardi e miliardi di anni?

Per uscire dall’impasse, fu necessario postulare l’esistenza di una sorta di antigravità, un’energia del vuoto, che agisce in modo misterioso ma comunque rilevabile, contrastando su larga scala gli effetti della gravità e determinando così un’espansione sempre più veloce dell’universo.

Questa misteriosa energia fu chiamata opportunamente energia oscura e, in base ai dati più recenti acquisiti da alcuni nostri satelliti scientifici, ad essa si deve attribuire il 68,3% della massa/energia dell’universo. È una quantità enorme, soprattutto considerando che di tale energia oscura si sa veramente poco: deve essere distribuita in modo omogeneo, ha una densità molto bassa, non interagisce con le forze fondamentali a parte la gravità.

Prevalgono al momento due teorie per spiegare l’energia oscura. La prima richiede l’esistenza di una costante cosmologica, indicata con la lettera greca lambda (Λ), con la quale ci si riferisce alla presunta energia intrinseca dello spazio vuoto, un’energia tale da esercitare una pressione negativa sui contenuti dello spazio, causando così l’accelerazione dell’espansione cosmica. La seconda teoria è quella della quintessenza, termine antico e caro ai filosofi.

Vi sono anche altre teorie che offrono ipotesi alternative, una di queste è quella avanzata nel 2007 da Marc Mars, che invita a un cambio di prospettiva non da poco: è vero, i dati osservativi ci inducono a concludere che l’espansione dell’universo sta accelerando. Ma, se invece di essere l’espansione ad accelerare, fosse invece il tempo che sta rallentando?

Ovviamente difficile da dimostrare, questa proposta è però quantomeno intrigante. L’idea è che l’universo non finirà in modo violento, ma con un progressivo blocco dovuto al fermarsi dello scorrere del tempo, un po’ come un orologio che si scarica. Il processo è lentissimo, assolutamente non avvertibile su scale umane.

Se è vero che il tempo sta rallentando, allora Ie prime scoperte dei ricercatori non sono più la prova di un universo in espansione sempre più veloce, ma piuttosto il segnale del fatto che il tempo scorreva miliardi di anni fa più velocemente di quanto faccia oggi.

Noi non diciamo che l’espansione dell’universo sia un’illusione. Ciò che diciamo è che forse è un’illusione l’accelerazione di questa espansione, cioè la possibilità che l’espansione stia aumentando, e che abbia già aumentato, il suo ritmo.

La conseguenza principale dell’idea del rallentamento del tempo è, la scomparsa della necessità di postulare l’esistenza di un’energia oscura. Se l’espansione non sta accelerando, infatti, non occorre più attribuire al vuoto, allo spazio o altro un’energia repulsiva in grado di contrastare la gravità.

Nella teoria della relatività generale di Einstein, c’è il grosso problema delle singolarità: in luoghi come i buchi neri, dove la materia raggiunge densità infinita, le equazioni della relatività generale non sono più valide, non è chiaro se per un limite della matematica utilizzata o per un limite intrinseco dell’universo fisico.

Quando la densità della materia raggiunge valori astronomici, dell’ordine dei 10⁵⁰ kg per metro cubico, come accade in un buco nero, allora si manifesta una forza di segno opposto alla gravità, in grado cioè di generare espansione invece che compressione.

Accade, insomma, qualcosa di analogo a quello che succede quando si comprime una molla. Secondo i calcoli, inizialmente la gravità avrebbe la meglio sulla forza repulsiva, ma questa alla fine prenderebbe il sopravvento, fermando prima la compressione e facendo poi rimbalzare la materia compressa verso l’esterno, con una forza di espansione tale da raggiungere, nel tempo infinitesimale di 5,3 × 10⁻⁴⁶ secondi, dimensioni pari a 1,4 volte le dimensioni minime raggiunte nel punto di massima compressione.

Il punto conclusivo dell’argomentazione è che non vi è nulla, che vieta di pensare che l’intero universo in cui viviamo si trovi all’interno di un gigantesco buco nero e che la sua espansione nasca dall’effetto-molla che contrasta e sconfigge l’attrazione gravitazionale all’interno del buco nero/universo.

L’ipotesi che l’universo sia un buco nero visto dall’interno, dà l’idea che interi universi possano essere contenuti nei buchi neri e che ogni buco nero possa dare origine a un nuovo universo.

L’unica conclusione certa è che, per il momento, non sappiamo. Non sappiamo se esista l’energia oscura; non sappiamo se l’universo stia realmente accelerando la sua espansione o se è il tempo che a poco a poco rallenta; non sappiamo se ci troviamo all’interno di un buco nero cosmico né se effettivamente possano esistere universi nei buchi neri, salvati dal collasso gravitazionale dall’azione di una forza repulsiva.

Ci sono davvero molte cose che non sappiamo. Ma fisici, astronomi e cosmologi fortunatamente non smettono di indagare i fenomeni, cercare regolarità e formulare nuove ipotesi. La speranza, ovviamente, è di riuscire a rendere prima o poi un po’ meno oscura l’energia oscura e un po’ più chiara la nostra comprensione della natura più profonda dell’universo e della natura del Tempo.

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