Karl Schwarzschild

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Karl Schwarzschild

Karl Schwarzschild (Francoforte sul Meno, Germania, 9 ottobre 1873 - Potsdam, Germania, 11 maggio 1916) fu uno dei più illustri astronomi tedeschi del secolo scorso. Legò il proprio nome all'astrofisica moderna: dalla spettroscopia alla teoria dell'evoluzione stellare, effettuando diversi studi su modelli teorici di atmosfere stellari grazie alla scoperta dell'effetto fotografico che porta il suo nome ("Effetto Schwarzschild") e che consiste nella perdita di sensibilità delle emulsioni fotografiche sensibili in condizioni di bassa luminosità o di tempi di posa molto brevi.

I suoi studi di astrofisica teorica apportarono contributi fondamentali alla teoria della relatività generale enunciata dal collega e contemporaneo Albert Einstein: a Schwartzschild, che riuscì a risolvere le equazioni einsteniane laddove Einstein medesimo aveva fallito, si deve la prima teorizzazione dell'implosione totale della massa stellare crollata sotto il proprio peso fino alla sua riduzione ad una puntiforme ed adimensionale "singolarità nuda", impossibile – peraltro – da descrivere persino con le leggi della relatività e della meccanica quantistica (concetto di "buco nero"). Schwartzschil previde l'esistenza dei buchi neri, ma ammise che questi "mostri siderali" erano frutto di modelli matematici, e che, quindi, avrebbero potuto anche non esistere nella realtà. Oggi l'esistenza dei buchi neri è ampiamente accettata e, in certa misura, dimostrata.

[modifica] La vita e la carriera

Karl Schwarzschild nasce il 9 ottobre 1873 a Francoforte sul Meno da un'agiata famiglia di stirpe ebraica. A scuola dimostra un'eccezionale abilità per la matematica e le scienze correlate (fisica e chimica, in primo luogo). Qui inizia ad appassionarsi all'astronomia che continuerà a studiare alle scuole superiori.

Nel 1889-1890, adolescente, pubblica i suoi primi lavori sulla rivista Astronomische Nachrichten: due articoli sulla determinazione delle orbite di stelle doppie.

Nel 1896 ottiene il dottorato di ricerca in astronomia all'Università di Monaco di Baviera con la massima votazione possibile, summa cum laudae. L'anno successivo, nel 1897, viene assunto all'Osservatorio di Kuffner, alla periferia di Vienna in qualità di assistente. Durante il periodo viennese pubblica articoli sulla spettroscopia delle atmosfere stellari e sulla determinazione della magnitudine stellare.

Nel 1900 fa ritorno a Monaco di Baviera. Qui pubblica un articolo sul fenomeno della repulsione della coda delle comete da parte del Sole durante l'avvicinamento alla nostra stella, in previsione del passaggio, nel 1910, della Cometa di Halley.

Nel 1901 diviene direttore titolare dell'osservatorio astronmomico di Gottinga.

Nel lustro 1901-1906, indipendentemente da Arnold Sommerfeld, teorizza le regole generali di quantizzazione, teorizza la fisica degli spettri atomici contemporaneamente a Niels Bohr e trova la soluzione esatta delle equazioni di Einstein, il cui articolo sulla relatività ebbe modo di leggere nel 1905, l'anno della sua pubblicazionne. Pur ignorando (come tutti i suoi colleghi scienziati dell'epoca) la vera natura della fonte energetica stellare, Schwarzschild inizia a studiare i meccanismi di produzione e di trasporto energetico: conclude che le stelle non possono generare calore e luce tramite semplici reazioni chimiche in quanto esaurirebbero il loro combustibile in qualche decina di migliaia di anni, quando era risaputo da tempo che la vita di una stella nana come il Sole è di circa 10 miliardi d'anni. Preconizza, così, tutta la moderna teoria dell'evoluzione stellare (successivamente enunciata da Eddington nel decennio 1920-1930) esponendo il principio dell'equilibrio radiativo.

Nel biennio 1907-1908 scopre l'Effetto Schwarzschild, su cui si basano tutti i moderni metodi per fotografare le stelle, anche le più distanti. Questo fu il primo vero accurato e preciso metodo fotometrico, basato su una scala cromatica, l'indice di colore di Schwarzschild, indispensabile al fine di classificare le stelle con un metodo quantitativo. Lo scienziato non richiese il brevetto sul metodo appena scoperto, che trovò, quindi, ampia diffusione a livello mondiale.

Durante questo periodo, sempre alle prese con le equazioni relativistiche, per primo ipotizzò la frontiera estrema della fisica: la compressione totale della materia con un fattore superiore a 10¹⁴, previde l'esistenza dei buchi neri, e determinò la formula che definisce le proprietà che li caratterizzano, cominciando dalla loro invisibilità in quanto impossibilitati ad emettere radiazioni elettromagnetiche e totalmente assorbenti delle medesime.

Non pubblicò, né divulgò le conclusioni dei suoi studi, se non in sèguito ad un articolo di Einstein del decennio successivo: il 2 novembre 1915, Albert Einstein aveva esposto le equazioni della relatività generale sul numero del 25 novembre degli Atti dell'Accademia Prussiana delle Scienze. Solo allora Schwarzschild si decise a render note le sue conclusioni inviando al collega, il 16 gennaio 1916, un articolo nel quale egli presentava la prima soluzione esatta di quelle equazioni.

Nel 1909 Schwarzschild ottenne il prestigioso incarico di Direttore titolare dell'Osservatorio astrofisico di Potsdam, non lontano dalla capitale Berlino, incarico che manterrà fino alla morte, nel 1916.

Nel settembre 1914, iniziata da un mese la Prima guerra mondiale, viene arruolato e trasferito nelle retrovie del fronte occidentale, nel Belgio occupato.

Nel 1916 viene trasferito sul fronte orientale contro i Russi, ma la vita di trincea, per il suo fisico gracile risulta nefasta. Si ammala gravemente agli inizi del 1916 e muore a Potsdam dopo alcuni mesi.