Singolarità nuda

Illustrazione di Gavin Potenza

Nella maggior parte dei casi sono le news scientifiche a propormi articoli e combinazioni, o magari qualche articolo pubblicato su qualche blog che seguo, ma a volte è semplicemente il caso che mi fa trovare le idee per gli articoli che vi propongo, come ad esempio per l'equazione di Dirac e quella di Klein-Gordon, quando una semplice segnalazione via e-mail di un seminario divulgativo a Londra è esplosa in un piccolo racconto sulle due equazioni.
Anche l'articolo sulla singolarità nuda di oggi fa parte della categoria caso, e in particolare sono due le fonti/pensieri che lo hanno ispirato.
Da una parte la scoperta del sito The Naked Army!, realizzato da una studentessa (o ricercatrice?) di lettere, dunque una persona seria secondo i canoni comuni, che mi ha fatto nascere il pensiero: ecco che per fare traffico biosgna mettere in mostra il nudo e il corpo femminile e non; come posso fare la stessa cosa?
La risposta è stata immediata: singolarità nuda. Però lo spunto definitivo arriva con l'immagine di presentazione dell'articolo: una Terra che sta cadendo all'interno di una singolarità gravitazionale (da Synaptic Simuli).

Prima, però, di capire cosa è una singolarità nuda, abbiamo la necessità di capire cosa è una singolarità, o singolarità gravitazionale.
Per prima cosa, giusto per avere una prima idea, pensiamo a una funzione come il logaritmo, cui siamo incappati tutti nel corso della carriera scolastica. Se osserviamo il suo grafico, si vede che, andando dall'infinito (la parte destra del grafico) verso l'asse delle $y$, lo zero, l'origine degli assi, notiamo come la funzione scivola velocemente verso il basso (verso l'infinito negativo). Un comportamento del genere è, in matematica, detto singolare. Possiamo quindi immaginare una singolarità gravitazionale come qualcosa del genere, con la differenza che non è una funzione astratta ad avere quel comportamento, ma la materia stessa.
Sappiamo dalla relatività generale che ogni oggetto cosmico genera una deformazione nello spazio tempo e questa deformazione è tanto più grande quanto più massa trasporta quell'oggetto: un po' come la deformazione di una pallina posta su un lenzuolo teso. Studiando le equazioni, si è scoperto che esistono alcuni oggetti, che poi sono stati indirettamente osservati, che generano una deformazione spaziotemporale così grande che nemmeno la luce è in grado di fuggire: sono i buchi neri⁽¹⁾.
Il nostro amico buco nero (ne abbiamo uno al centro della nostra galassia, come di ogni galassia nel cosmo) possiede, secondo la soluzione di Karl Schwarzschild, il così detto orizzonde degli eventi, ovvero una superficie sferica che costituisce una sorta di punto di non ritorno, oltre il quale qualunque cosa entra, non uscirà mai più.
E finalmente, a questo punto, possiamo definire la nostra tanto agognata singolarità nuda (non sbavatemi sullo schermo!): è una singolarità senza orizzonte degli eventi, of course.
A una singolarità di tal genere, che sarebbe in principio osservabile dall'esterno, Stephen Hawking non credeva, tanto che arrivò a scommettere sulla sua non esistenza. Le simulazioni al computer dimostrarono che tali singolarità possono effettivamente esistere, e così Stephen, da buon teorico, accettò la sconfittà.

Jörn Wilms (Tübingen) et al.; ESA

(1) Un'altra singolarità è quella che ha originato, secondo la teoria del Big Bang, il nostro universo, ma non è l'oggetto del nostro articolo odierno.