Cosa c’è di più interessante di un buco nero? Be’… un buco nero rotante!
Ormai molti sanno che una stella che collassa può formare un buco nero, cioè una regione dello spaziotempo dalla quale niente può sfuggire, nemmeno la luce. L’orizzonte degli eventi è la superficie sferica che rappresenta il punto di non ritorno. Una volta entrati, non si può uscire.
Se la stella che ha formato il buco nero stava ruotando allora anche il buco nero sarà rotante e avrà alcune proprietà sorprendenti.
1) Orbite non planari
La teoria della gravitazione di Newton prevede che quando un oggetto orbita attorno ad un corpo con massa molto più grande della sua allora il corpo seguirà una traiettoria che rimane sempre nello stesso piano (a seconda delle condizioni iniziali questa traiettoria sarà una circonferenza, un’ellisse, una parabola o una iperbole).
Nella teoria della gravitazione di Einstein le cose sono molto più complicate e un corpo rotante crea un campo gravitazionale che non solo attrae i corpo verso il suo centro, ma li trascina nella sua stessa direzione di rotazione.
Nella seguente animazione si vede un corpo che si avvicina a un buco nero rotante. All’inizio il corpo sta andando nella direzione opposta alla rotazione del buco nero ma in poco tempo il buco nero gli fa cambiare direzione.
Una conseguenza di questo effetto di trascinamento è che le orbite attorno a un buco nero rotante non sono sempre piane e per particolari condizioni iniziali di posizione e velocità è possibile addirittura che un’orbita riempia densamente una regione di forma toroidale attorno al buco nero.
2) Estrazione di energia
Il buco nero è circondato da una superficie detta ergosfera che ha la forma di un ellissoide e tocca l’orizzonte degli eventi ai poli del buco nero.
Si può dimostrare che è possibile lanciare un oggetto all’interno dell’ergosfera, dividerlo in due parti in modo che una parte cada all’interno del buco nero e l’altra esca dall’ergosfera con una energia cinetica maggiore dell’oggetto iniziale.
Questo processo tende a rallentare la rotazione del buco nero e a rimpicciolire l’ergosfera. Continuando a estrarre energia a un certo punto il buco nero smetterebbe di ruotare, l’ergosfera finirebbe per sovrapporsi con l’orizzonte degli eventi e non sarebbe possibile estrarre ulteriore energia.
È incredibile: si può estrarre energia da un sistema fisico che non permette alla luce di sfuggire!
Ci può essere forse qualcosa di più pazzesco? Continua a leggere!
3) Viaggi nel tempo
Un’altra caratteristica interessante dei buchi neri rotanti è che all’interno dell’orizzonte degli eventi esistono curve chiuse di tipo tempo. Mhmhmh… cosa vuol dire? Significa che se un astronauta coraggioso si avvicinasse abbastanza al centro del buco nero potrebbe tornare molte volte nello stesso punto dello spaziotempo e incontrare sé stesso.
Questa è una grande notizia per gli scrittori di fantascienza! Purtroppo (ecco la brutta notizia) sembra che questo tipo di viaggi nel tempo siano possibili solo dal punto di vista teorico nel caso di un buco nero che esiste da sempre. Per i buchi neri reali che si sono formati dal collasso di una stella i viaggi nel tempo potrebbero non essere possibili (scrittori di fantascienza non date la colpa a me).
