27 novembre 1783: John Michell anticipa i buchi neri

Pensiamo di buchi neri come a una scoperta del 20 ° secolo, che risale al 1916, quando Albert Einstein pubblicò la sua teoria della relatività generale e l'amico fisico Karl Schwarzschild usò quelle equazioni per immaginare una sezione sferica dello spazio-tempo così deformata intorno ad una massa estremamente densa da essere invisibile al mondo esterno.

Ma il vero "padre" del concetto di buco nero è stato un umile rettore inglese del 18 ° secolo di nome John Michell, un uomo molto più avanti dei suoi contemporanei le cui idee scientifiche "languivano" nell'oscurità, fino a quando non sono stati ri-scoperte più di un secolo dopo.

Nato nel 1724, Michell frequentò l'Università di Cambridge e insegnò lì per un tempo, prima di diventare rettore di Thornhill, vicino alla città di Leeds. Egli è descritto dai suoi contemporanei come "un uomo molto ingegnoso, e un filosofo eccellente." Gli interessi di ricerca di Michell si espandevano in diverse aree della scienza. Iniziò esaminando il magnetismo, dimostrando che la forza magnetica esercitata da ogni polo di un magnete diminuisce con il quadrato della distanza. Dopo il terremoto di Lisbona del 1755, propose che i terremoti si propagassero come onde attraverso il terreno, contribuendo in tal modo nel campo della sismologia. Questa intuizione gli valse l'elezione alla Royal Society.

Nel campo della fisica, ha ideato e progettato l'apparato sperimentale in seguito usato da Cavendish per misurare la forza di gravità tra le masse in laboratorio per ottenere il primo valore preciso per la costante gravitazionale ("G"). E fu il primo ad applicare metodi statistici per l'astronomia. Ha studiato come le stelle sono distribuite nel cielo notturno e ha sostenuto che ci sono stati di gran lunga più "coppie" o gruppi, o stelle di quanti si sarebbero dovuti avere con allineamenti casuali. La sua analisi ha fornito la prima prova di stelle binarie e ammassi stellari.

Ma è in un documento che Michell ha scritto nel mese di novembre 1783 al Cavendish, poi pubblicato nel Royal Society Journal che lo stesso si è rivelato "preveggente". Il suo intento non era quello di "inventare" oggetti esotici, ma di scoprire un metodo utile per determinare la massa di una stella. Michell aderiva alla teoria corpuscolare della luice di Isaac Newton, e dal momento che la luce era fatta di particelle, pensò che la forza gravitazionale della stella emettente avrebbe ridotto la velocità della luce in maniera dipendente dalla massa dell'astro. Misurando la velocità della luce delle stelle poteva pertanto calcolare le loro rispettive masse.

Un'idea errata come sappiamo oggi ma abbastanza ragionevole in base a ciò che era noto al momento: Ole Roemer aveva misurato la velocità della luce nel secolo precedente, quindi Michell aveva una cifra approssimativa con cui lavorare. Comprendeva anche il concetto di "velocità di fuga", e che questa velocità critica era determinata dalla massa e dalle dimensioni della stella. In particolare, Michell si domandava che cosa fosse successo se una stella fosse stata così massiccia, e la sua gravità così forte, che la velocità di fuga fosse stata equivalente alla velocità della luce. E concluse:

"Se il semi-diametro di una sfera della stessa densità del Sole nella proporzione di 500-1, e supponendo che la luce sia attratta dalla stessa forza in proporzione alla sua [massa] come gli altri corpi, tutta la luce emessa da tale corpo sarebbe stato fatta tornare verso di esso, per la sua stessa gravità. "

Ciò renderebbe la stella invisibile agli astronomi. Pensò che ci potevano essere molte di tali oggetti nell'universo, non rilevabili in quanto non emettenti uce. Oggi, gli astronomi credono che ci siano buchi neri al centro di numerose galassie.

Michell pensò inoltre che potesse essere possibile rilevare indirettamente tali "stelle oscure" se avessero un "gemello" luminoso ruotante intorno ad esso, dimostrandosi doppiamente preveggente: tali sistemi di stelle binarie sono infatti uno dei diversi metodi che i moderni astronomi usano per dedurre l'esistenza di i buchi neri. Aveva solo sbagliato a proposito della velocità della luce: Einstein ha dimostrato nel 1905 che la luce viaggia a una velocità costante, indipendentemente dalla forza di gravità locale. L'intento originale di Michell di utilizzare questa velocità per determinare la massa della stella non avrebbe pertanto funzionato, anche se spettroscopia moderna utilizza "tacche" identificabili nello spettro della luce di una stella di luce per determinarne le sue caratteristiche, qualcosa di simile all'idea di Michell.

La teoria corpuscolare della luce di Newton perse il favore della comunità scientifica dopo che Thomas Young nel suo  esperimento del 1799 dimostrò che la luce si comporta come un'onda, e poiché la "stella oscura" di Michell si basava sul presupposto della luce fatta di particelle, anch'essa fu abbandonata. Tuttavia, l'intuizione inattesa di Michell a proposito di particelle di luce "intrappolate" ha resistito alla prova del tempo. Il termine "buco nero" fu coniato dal fisico John Wheeler nel 1968 in una conferenza alla American Astronomical Society.

Si potrebbe dire che John Michell, nacque sotto una stella oscura. Le sue idee non hanno mai raggiunto la velocità di fuga sufficiente per uscire da Thornhill. È morto nell'oscurità tranquilla, e la sua idea di una "stella oscura" è stata dimenticata fino a quando i suoi scritti sono ri-emersi nel 1970. Infine, le sue idee hanno trovato la loro strada verso la luce.