I buchi neri sono gli oggetti più compatti dell’Universo. Al loro centro si trova infatti una singolarità: una sorta di punto senza volume, dove è concentrata tutta la massa del buco nero. La singolarità è una regione dello spaziotempo con densità infinita — qualcosa non esattamente concepibile dalla mente umana.
Qualcosa che invece possiamo chiederci è: “Qual è la densità media della materia dentro l’Orizzonte degli Eventi di un buco nero?” — e la risposta che la Natura ci dà potrebbe risultare alquanto interessante.
La densità è una misura di quanta massa è contenuta in un volume. Più grande è la massa in un certo volume, maggiore è la sua densità. Più piccolo è il volume di una certa massa, maggiore è la sua densità.
Ad esempio, si può pensare alla densità di abitanti come una misura del numero di persone in una città. In questo caso il numero di persone rappresenta la massa, mentre le dimensioni della città rappresentano il volume. Se aggiungiamo più persone in una certa città, la densità di abitanti aumenta. Allo stesso modo, se per un certo numero di persone rendiamo la città più piccola, la densità di abitanti aumenta. In generale, per un numero più grande di persone e/o una città più piccola si avrà una maggiore densità di abitanti (in quel caso sarebbe molto facile scontrarsi l’un con l’altro!); mentre per un minore numero di persone e/o una città più grande si avrà una minore densità di abitanti (e in quel caso potresti andare a passeggio per ore intere senza incontrare chicchessia).
Una tra le tante cose buffe che riguardano i buchi neri è che le dimensioni del loro Orizzonte degli Eventi sono proporzionali alla loro massa. In altre parole: più massiccio è un buco nero, più grande è. In particolare, se si raddoppia la massa di un buco nero, si ottiene un buco nero con un volume otto volte più grande; se si triplica la massa di un buco nero, si ottiene un buco nero con un volume ventisette volte più grande; e se si aumenta la massa del buco nero di dieci volte, si ottiene un buco nero con un volume mille volte più grande.
Pensaci un attimo. Se raddoppi il numero di persone nella tua città-buco-nero, la città-buco-nero diventa automaticamente otto volte più grande. Se triplichi il numero di persone nella tua città-buco-nero, la città-buco-nero diventa automaticamente quasi trenta volte più grande. E se per ogni persona della città-buco-nero aggiungi altre nove persone, la tua città-buco-nero diventa mille volte più grande. Che significa tutto questo? Che maggiore è il numero di persone nella città-buco-nero, minore è la sua densità di abitanti! Per un buco nero nell’Universo: quanto più grande è la sua massa, tanto minore è la sua densità media.
I buchi neri supermassicci sono molto meno densi dei buchi neri poco massicci.
Un buco nero con la massa equivalente a quella di una stella come il nostro Sole è estremamente denso: circa 1,000,000,000,000,000 di volte più denso del materiale più denso che esiste sul pianeta Terra!
Un buco nero con una massa pari a mille stelle come il Sole è “solo” 1,000,000,000 di volte più denso del materiale più denso che esista sulla Terra, mentre un buco nero supermassiccio con una massa di un milione di volte la massa del Sole è solo mille volte più denso del materiale più denso che esiste sul pianeta Terra.
Ma un buco nero con una massa di cento milioni di volte la massa del nostro Sole è denso come… l’acqua.
I buchi neri più grandi che conosciamo hanno una massa di circa dieci miliardi di volte la massa del Sole: di fatto, la loro densità media è minore della densità dell’atmosfera del pianeta Terra.
I buchi neri cosmici più grandi conosciuti gallaggerebbero non solo nell’acqua, ma anche nell’aria che respirano gli umani.
Non è meraviglioso, il nostro Universo?