Interstellar: Gargantua e il suo buco nero, realtà o finzione?

Un buco nero. Uno dei più grandi misteri della scienza. È stato prima ipotizzato. Poi studiato da centinaia di fisici. Poi ancor prima di essere fotografato nel 2022 è stato messo in scena nel 2014 da Christopher Nolan nel suo Interstellar, tornato in sala per celebrare i dieci anni dall'uscita. È proprio dal buco nero che cercheremo di affrontare un'analisi quanto più realistica scovando differenze tra una possibile realtà e quello che Nolan, coadiuvato dal fisico Kip Thorne, ha voluto donare al pubblico di sala.

Christopher Nolan sul set

Chiaramente cercare di spiegare cosa c'è dietro alla pellicola di Nolan sarebbe un'operazione quanto meno complessa, perché vi ritrovereste un trattato scientifico e non un articolo di media lunghezza, anche perché lo stesso film va a trattare moltissime teorie scientifiche. Ma probabilmente la realizzazione del buco nero è tra quelle più affascinanti e straordinarie mai fatte prima. Il sogno di registi e scienziati, ma anche degli appassionati di stelle e spazio, è da sempre quello di cercare di comprendere cosa c'è oltre una stella e se mai si riuscirà a viaggiare oltre i nostri astri conosciuti, ma soprattutto cosa c'è all'interno di un buco nero.

Interstellar e la precisione scentifica

Difatti grazie alla consulenza dell'astrofisico e premio Nobel Kip Thorne, gli eventi sbalorditivi che assistiamo nel film sono una rappresentazione concreta e scientificamente corretta di quello che gli esseri umani potrebbero affrontare in un ipotetico viaggio nello spazio-tempo. La scienza di Interstellar spazia in tutti e quattro i campi fondamentali della scienza: quello newtoniano, quello relativistico, quello quantistico e quello della gravità quantistica. Di conseguenza una parte della scienza presente nel film è nota come scienza effettiva, un'altra parte è un'ipotesi fondata e un'altra parte ancora è una semplice congettura. Proprio l'incontro tra Nolan e l'astrofisico Thorne ha permesso di viaggiare in un'ipotetica linea concreta con sempre alla base un fondo di verità scientifica.

Tra scienza e cinema: una scena

Giusto per ripassare le fondamenta del film, l'umanità è alla ricerca di una nuova casa per sopravvivere alla carestia apocalittica e alla mancanza di cibo. Nel mondo reale, anche se non dovessimo rendere inabitabile il nostro pianeta, avremo lo stesso problema perché fra miliardi di anni il Sole inizierà a gonfiarsi fino a inghiottire la Terra e in quel caso sarà necessario fuggire. E la domanda che si pone il film è dove andare? Siamo già da tempo alla ricerca di esopianeti abitabili, e abbiamo già individuato diversi potenziali candidati, ma il grande problema è che sono troppo lontani. Dobbiamo capire come arrivarci. E qui entrano in gioco nel film i wormhole o, se preferite, ponti di Einstein-Rosen. Si tratta di una sorta di tunnel (puramente ipotetici, per adesso) che connettono punti diversi dello spazio-tempo. Delle scorciatoie, insomma, che possono farci avvicinare ad un altro luogo lontanissimo come un buco nero.

I Wormhole cosa sono?

Anne Hathaway nei panni di Brand in una scena di Interstellar

John Wheeler fu il creatore della parola e del concetto di Wormhole. Prese spunto dai buchi scavati nelle mele dai vermi. Per una formica che cammina su una mela, la superficie di quest'ultima costituisce l'interno universo. Se la mela è attraversa da un wormhole la formica ha due opzioni per spostarsi dalla cima al fondo: girare attorno all'esterno (attraverso il suo universo) oppure scendere lungo il foro/wormhole che è anche la via più breve. La parte interna della mela, attraverso la quale passa il wormhole, non fa parte dell'universo della formica: in campo scientifico si tratta di un bulk, o iperspazio tridimensionale.

La parete del wormhole può essere pensata come una parte di questo universo: ha la sua stessa dimensionalità (bidimensione) e si congiunge all'universo (la superficie della mela) in corrispondenza dell'entrata del buco. Se lo vediamo da un altro punto di vista invece la parete del wormhole non fa parte dell'universo della formica: è soltanto una scorciatoia passando per la quale la formica può viaggiare, attraverso il bulk, da un punto ad un altro del proprio universo.Ma che aspetto avrebbe un wormhole? Una risposta definitiva ancora non esiste, ma le ipotesi potrebbe essere le seguenti. Immaginiamo di avere un wormhole sulla Terra "stirato" attraverso il bulk da piazza Navona di Roma fino al Grand Canyon in Arizona.

Sul set del film con Nolan e McConaughey

La distanza attraverso il wormhole potrebbe essere di appena qualche metro. I due ingressi sono chiamate imboccature e se voi foste seduti a fianco dell'imboccatura di Roma, mentre un vostro amico si trovasse in piedi nel Canyon, entrambe sembrerebbero palle di cristallo. Inoltre quando guardo nell'imbocca a Roma, vedrei un'immagine distorta del Grand Canyon (e l'inverso dal Grand Canyon si vedrebbe distorta Roma). In Interstellar, il wormhole viene creato, tenuto aperto e piazzato nei pressi di Saturno da una civiltà che vive nel bulk e i cui membri hanno, come quest'ultimo, quattro dimensioni spaziali.

Muovendosi nell'ambito delle congetture, in quanto si tratta di un film, Thorne si è immedesimato (nel momento della scrittura di questa parte del film) in un ingegnere ultra avanzato. Si è assunto la responsabilità che i wormhole fossero consentiti dalle leggi della fisica, che i costruttori del wormhole disponessero di tutta la materia esotica di cui avevano bisogno per tenerlo aperto e che potessero curvare lo spazio e il tempo dentro e attorno al wormhole a loro piacimento.

Gargantua e il suo buco nero

Non c'è che dire, il punto focale di Interstellar è Gargantua, il buco nero da dove tutto nasce e finisce, ma perché è così straordinario? Innanzitutto perché è stato il primo buco nero rappresentato in un film di Hollywood in modo corretto, o meglio come gli uomini dovrebbero di fatto vederlo. Gargantua è un buco nero supermassiccio intorno al quale orbitano i pianeti di Miller e Mann. Ha una massa 100 milioni di volte più grande di quella del Sole e la sua rappresentazione è appunto estremamente realistica nel film. Il team che ha prodotto la grafica di Gargantua ha usato equazioni fornite da Kip Thorne stesso.

Una suggestiva immagine di Interstellar

E quello che ruota attorno al buco nero? Il disco di accrescimento (l'anello che si trova attorno a Gargantua) contiene poco materiale e questo può accadere solo se un buco nero così grande non ingloba nessuna stella per milioni di anni. Infatti non è vero che tutto ciò che ruota intorno ai buchi neri poi viene risucchiato al loro interno. Molta materia "schizza" via a seguito di un fenomeno che coinvolge il disco di accrescimento, cioè quel disco di materiali (plasma e gas) che circola vorticosamente intorno al buco nero prima di caderci dentro. Anzi la materia che schizza via risulta addirittura superiore, in termini di quantità, rispetto a quella che viene inglobata dal buco nero stesso. Parliamo, naturalmente, di buchi neri supermassicci che si trovano al centro delle galassie, quelli più facilmente individuabili proprio perché hanno un luminoso disco di accrescimento intorno.

La forma di Gargantua è ancora attuale?

Gargantua ha una forma ben definita, con un corpo nero al centro dal quale non può scappare neanche la luce e un grande anello di materia che ruota intorno, tuttavia è diverso dal buco nero Sagittarius A scattato nel 2022 e a spiegare la motivazione è Kip Thorne stesso. L'astrofisco ha spiegato che il buco nero Gargantua è visto in coincidenza con il piano di rotazione della materia e, per questo, ha la forma e le illuminazioni che tutti immaginiamo. Nel caso delle foto di Sagittarius A, invece, si deve fare il conto con una prospettiva diversa e soprattutto con la tecnologia dei nostri sistemi che non sono ancora in grado di proporre queste immagini e ricreazioni ad alta risoluzione. Si tratta quindi di una semplice differenza di punti di vista. Un giorno magari riusciremo a esplorare quelle aree remote della galassia e mostrare che le rappresentazioni cinematografiche sono estremamente simili alla realtà.

Interstellar: Matthew McConaughey al fianco di Anne Hathaway in un momento del film

Ma tornando a Gargantua per evitare che gli astronauti dell'Endurance facciano una bruttissima fine, in quanto un disco di accrescimento con i suoi getti emetterebbe una radiazione (raggi X, gamma, onde radio e luce) talmente intensa da friggere qualsiasi cosa, Christoper Nolan ha dato questo buco nero un disco estremamente anemico. Anziché avere una temperatura di centinaia di milioni di gradi, il disco raggiunge "solo" qualche migliaio di gradi, e con questo disco "anemico" l'ambiente attorno a Gargantua risulta davvero benigno.

Tra scienza e finzione

Jessica Chastain e Christopher Nolan sul set

Ovviamente il team di Nolan ha cercato di mediare più possibile tra scienza e finzione, per la realizzazione di Gargantua, affinché anche lo spettatore più pignolo e fissato con la scienza si possa in qualche modo sentire appagato. Ma i buchi neri sono "vicini" al nostro Sistema? No ovviamente stando alle stime degli astronomi, il buco nero più vicino alla Terra si trova a circa 300 anni luce di distanza, ovvero quasi cento volte più lontano della stella più vicina al Sole, Proxima Centauri. E quindi il buco nero di Interstellar è accurato? Dopo anni è lo stesso Nolan a rispondere a questa domanda durante il BFI:

Kip Thorne ha insistito nel voler parlare con gli specialisti degli effetti visivi riguardo al buco nero. Ero un po' preoccupato per questo perché in definitiva, quando realizzi un film, vuoi qualcosa che abbia un aspetto figo. Non importa davvero se è scientificamente accurato. Ma quello che Kip aveva capito, lui aveva tutte le equazioni che definivano come l'effetto gravitazionale del buco nero avrebbe influenzato la luce e come sarebbe dovuto apparire il tutto. Aveva solo bisogno della potenza di calcolo della nostra squadra di effetti visivi per renderizzarlo.

E prosegue:

Ha lavorato molto da vicino con Paul Franklin, il nostro supervisore degli effetti visivi, e insieme hanno creato questa immagine incredibilmente realistica di un buco nero. Hanno effettivamente pubblicato alcuni articoli scientifici congiunti a riguardo. E poi, alcuni anni dopo, sono riusciti effettivamente a fotografare un buco nero nella vita reale. Era sulla prima pagina del New York Times e l'ho guardato e ho chiamato Kip e gli ho detto "Beh, immagino che tu avessi ragione. Sono molto contento di vedere che avevi ragione e che il nostro buco nero regge ancora". Tutto era basato assolutamente sulla vera scienza.