Il 27 novembre 1783, in una lettera a Henry Cavendish, basandosi sulla legge di gravità universale newtoniana, e sulla teoria corpuscolare, prevede matematicamente l’esistenza di “Stelle Buie” che chiamò “Dark Star”. Scrive una formula e trova che stelle di stessa densità ma con diametro 500 volte il Sole riescono a fermare la Luce. John Michell non ama comunicare con il resto della comunità scientifica e sarà l’amico Cavendish che nel 1784 fece pubblicare la teoria sulla rivista «Philosophical Transactions of the Royal Society». Per la prima volta il Buco Nero entra in scena nella storia ed essendo utilizzate teorie classiche lo possiamo definire come “Buco Nero Classico”. Per poter capire il principio di funzionamento viene utilizzato banalmente il concetto di velocità di fuga che è stato introdotto dalla gravità.
La velocità di fuga è un parametro caratteristico della massa di un qualsiasi corpo, ed è la velocità necessaria che dobbiamo imprimere a un altro oggetto per poter fuggire dall’influenza del suo campo gravitazionale. Prendendo ad esempio la Terra, se lanciamo un sasso verticalmente inevitabilmente ricade poco dopo a causa della forte attrazione gravitazionale. L’energia necessaria perché il sasso non ricada più sulla Terra e non risenta della sua influenza è fuori portata dalle capacità umane in quanto occorre imprimere una velocità iniziale di 11,2 Km/sec. Ed è per tale motivo, positivo, che siamo ben saldi sulla superficie della Terra e non dobbiamo temere alcun problema di perdersi nello spazio, ma che, come contropartita, ci complica la vita se vogliamo far partire un razzo. Per capire in altro modo il concetto possiamo sfruttare la balistica militare, se spariamo con un cannone con poca polvere da sparo, la palla ricade vicino a noi, ma se progressivamente aumentiamo la polvere e imprimiamo alla palla una velocità sempre più elevata, si ottiene distanze di ricaduta sempre più lontane. Aumentando la polvere da sparo ad un certo punto la palla di cannone avrà sufficiente velocità per girare attorno alla terra, entrando in orbita, superato di poco questo valore, la palla potrà scappare dall’influenza gravitazionale del corpo centrale. Questo limite è la velocità di fuga.
Ogni corpo è dotato di questa caratteristica e dipende dalla sua massa e dalla distanza a cui un oggetto si trova dal centro del corpo. Nella meccanica classica, matematicamente, si esprime con la formula Vf = SQR (2GM/R). Per la Luna, essendo di piccola massa, è necessaria una velocità di fuga inferiore a quella della Terra, equivalente a 2,38 Km/s, invece per Giove il problema si fa decisamente più grave in quanto occorre una velocità di 59,5 Km/sec. Inesorabilmente per corpi ancora più grandi questo limite sale, per il Sole abbiamo 617,3 Km/sec e per una stella di neutroni, dato il suo raggio molto piccolo, si possono raggiungere velocità di fuga dell’ordine di 100.000 Km/s. John Mitchell si rende conto che una stella con la stessa densità del Sole, ma con un raggio di 500 volte maggiore, raccoglierebbe un’enorme massa tale da avere una velocità di fuga superiore alla velocità della Luce.