Come si forma un buco nero?<\/a> Di sicuro avrete gi\u00e0 un’idea di cosa siano i buchi neri. Se siete appassionati di astronomia (o di fisica) saprete anche quanto sono straordinari e che alcune delle loro propriet\u00e0 arrivano al limite della realt\u00e0 che conosciamo, quasi facessero breccia verso un mondo dove le nostre leggi smettono di funzionare.<\/p>\n\n\n\n Naturalmente, perch\u00e9 non comprendiamo bene alcuni meccanismi non significa che dobbiamo per forza tirare in campo delle forze sconosciute: significa semplicemente che non abbiamo ancora i mezzi per capirli.<\/p>\n\n\n\n Descritti in breve, i buchi neri sono regioni nello spazio con una gravit\u00e0 cos\u00ec alta da intrappolare ogni elemento attorno<\/strong>, impedendogli per sempre di uscire. Quando parlo di \u00abogni elemento\u00bb lo intendo in modo letterale: persino la luce viene divorata, motivo per cui il buco assume questo aspetto “nero”.<\/p>\n\n\n\n Di recente si sono fatti enormi passi avanti nel suo studio e si \u00e8 scoperto che \u00e8 molto pi\u00f9 interessante di quanto si immaginava qualche anno fa. Per esempio, si \u00e8 scoperto che non tutto resta intrappolato nel buco: qualcosa esce.<\/p>\n\n\n\n In questo articolo far\u00f2 una panoramica sulle propriet\u00e0 di un buco nero, dividendo la pagina in domande e cercando come sempre di evitare formule e nozioni complicate.<\/p>\n\n\n\n Capiremo cos’\u00e8 un buco nero e come fa a divorare tutto quanto<\/strong>. Vedremo cosa succederebbe se un osservatore (noi) si avvicinasse al suo orizzonte o addirittura cercasse di entrare all’interno. L’argomento \u00e8 affascinante, e le informazioni sono cos\u00ec tante che ho preferito suddividerlo in tre parti per non appesantire, che saranno pubblicate a scaglioni.<\/p>\n\n\n\n Le informazioni che abbiamo le dobbiamo a grandi scienziati del calibro di Stephen Hawking<\/a> e Kip Thorne<\/a>. Quest’ultimo ci ha lasciato un libro completo sui buchi neri, comprensibile anche a chi non \u00e8 un fisico: Buchi neri e salti temporali<\/em>, una lettura che consiglio vivamente, e da cui \u00e8 stato tratto quel capolavoro di film che \u00e8 “Interstellar<\/a>“.<\/p>\n\n\n\n Nel sommario di ogni pagina trovate i link agli articoli ordinati, a mano a mano che saranno pubblicati. Se avete dei dubbi su qualche termine, leggete in fondo all’articolo, dove ho preparato un mini glossario.<\/p>\n\n\n\n Nota<\/strong>: aggiunger\u00f2 anche qualche informazione pi\u00f9 tecnica, per chi vuole approfondire, indicata con la dicitura “Approfondimento”. Un lettore occasionale, che si avvicina per la prima volta al concetto di buchi neri, si senta libero di ignorare queste parti. Come sempre, se siete esperti e trovate imprecisioni, fatemelo sapere che provvedo a modificare.<\/p>\n\n\n\n Un qualsiasi oggetto pu\u00f2 diventare un buco nero se si contrae su se stesso (cio\u00e8 prende la sua massa e la comprime, riducendo le dimensioni) fino a raggiungere una “circonferenza critica”. Questa circonferenza corrisponder\u00e0 all’orizzonte degli eventi<\/em> del buco nero: in altre parole, \u00e8 il limite che separa il luogo da cui possono sfuggire segnali da quello da cui nessun segnale pu\u00f2 sfuggire.<\/p>\n\n\n\n Quanto deve essere grande questa circonferenza? Dipende dalla massa dell’oggetto. Il valore \u00e8 facile da calcolare: se la massa del buco nero \u00e8 uguale a quella del nostro Sole, la circonferenza \u00e8 di 18,5 km. Per calcolare la circonferenza di buchi neri con masse pi\u00f9 grandi, basta moltiplicare di conseguenza: se il buco \u00e8 tre volte la massa solare, sar\u00e0 18,5 x 3 = 55,5 km.<\/p>\n\n\n\n La massa di un buco nero \u00e8 cos\u00ec compressa che la forza di gravit\u00e0 che si crea \u00e8 enorme<\/strong>. Qualsiasi cosa abiti attorno all’orizzonte degli eventi viene attirata, inizia a vorticare attorno al buco nero fino a quando non sar\u00e0 a sua volta inglobata. La massa del buco, quindi, aumenta di continuo fino a quando trova oggetti da catturare.<\/p>\n\n\n\n Immaginare un buco nero non \u00e8 semplice come potrebbe sembrare. Potreste essere tentati di immaginarlo come una pallina: sarebbe uno sbaglio. Lo spazio in un buco nero \u00e8 estremamente deformato, proprio per la forte gravit\u00e0, e dovete immaginarlo invece come una specie di imbuto. Pi\u00f9 si va verso l’interno e ci si avvicina al suo centro (chiamato singolarit\u00e0), pi\u00f9 la circonferenza dell’imbuto si riduce.<\/p>\n\n\n\n Vicino alla singolarit\u00e0, entriamo in un mondo caotico, che non \u00e8 pi\u00f9 sferico: la circonferenza pu\u00f2 essere di pochi centimetri, mentre il raggio pu\u00f2 essere di milioni di km.<\/p>\n\n\n\n Pu\u00f2 sembrare un paradosso, perch\u00e9 a scuola abbiamo imparato che il raggio di una sfera forma sempre e comunque una circonferenza di esatte dimensioni. Ma dobbiamo capire che vicino alla singolarit\u00e0 la geometria che conosciamo \u00e8 molto distorta<\/strong> per l’effetto della gravit\u00e0. \u00c8 la cosa affascinante dei buchi neri: mettono a dura prova la nostra conoscenza delle leggi fisiche e matematiche.<\/p>\n\n\n\n Quando un centro di una stella implode su se stessa a grande velocit\u00e0, si pu\u00f2 formare una supernovae<\/em>: la materia diventa una stella di neutroni e perde il 10% della massa, che si trasforma in esplosione di energia.<\/p>\n\n\n\n Se la stella ha massa fino a 1,4 Soli, alla morte diventer\u00e0 una nana bianca e quindi si raffredder\u00e0 ancora diventando una nana nera. Questo fenomeno \u00e8 dovuto allo spazio compresso: la stella si rimpicciolisce e gli elettroni interni “premono” per non farla rimpicciolire ulteriormente.<\/p>\n\n\n\n Se invece la massa supera 1,4 Soli, gli elettroni non riescono a contrastare l’enorme gravit\u00e0: la stella di neutroni si trasformer\u00e0 in buco nero.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n Se conosciamo massa, tasso di rotazione e carica elettrica di un buco nero, possiamo calcolare tutte le sue propriet\u00e0. Per esempio, possiamo ricavare la forma sull’orizzonte, la forza di attrazione gravitazionale e la frequenza delle pulsazioni.<\/p>\n\n\n\n Immaginate di arrivare ai margini di un buco nero con un’astronave. Ovviamente, con la tecnologia che abbiamo oggi sareste di sicuro risucchiati all’interno e un’osservazione non sarebbe possibile, ma ignoriamo questi dettagli. Pensate, quindi, di essere poco lontano dall’orizzonte e di gettare all’interno una sonda che continui a inviare raggi laser, cos\u00ec da poter osservare i suoi spostamenti dall’esterno.<\/p>\n\n\n\n A mano a mano che la sonda scende, dall’esterno noi vediamo il raggio laser tendere sempre pi\u00f9 verso una colorazione rossa: significa che le sue lunghezze d’onda aumentano sempre di pi\u00f9. In altri termini, la sonda sta accelerando sempre di pi\u00f9, presa nel vortice di gravit\u00e0 del buco.<\/p>\n\n\n\n A un certo punto, la sonda raggiunger\u00e0 la velocit\u00e0 della luce e scomparir\u00e0 dall’orizzonte<\/strong>. Da fuori noi continueremo a vedere il laser, ma si tratta dei resti di onde estremamente lunghe, che provengono dal passato e cio\u00e8 dall’istante prima che la sonda raggiungesse la velocit\u00e0 della luce. In realt\u00e0, n\u00e9 il laser n\u00e9 la sonda riusciranno mai pi\u00f9 ad uscire dal buco.<\/p>\n\n\n\n Gli oggetti di grandi dimensioni (tra cui l’uomo) sono governati dalle leggi della fisica classica, la quale prevede che niente possa uscire da un buco nero. Ma le particelle pi\u00f9 piccole si comportano diversamente. Riporto un passo del libro di Thorne, che lo spiega nei dettagli:<\/p>\n\n\n\n Gli oggetti pi\u00f9 piccoli, ad esempio gli atomi, le molecole e i buchi neri pi\u00f9 piccoli di un atomo, sono governati da un insieme assai diverso di leggi, le leggi della fisica quantistica. [\u2026] Esse prevedono che qualsiasi buco nero delle dimensioni di un atomo evapori gradualmente e si riduca fino a raggiungere una circonferenza di dimensioni estremamente piccole, all’incirca come il nucleo di un atomo. Il buco, che malgrado le sue dimensioni pesa circa un miliardo di tonnellate, deve allora distruggersi con un’enorme esplosione. Quest’ultima converte la sua massa da un miliardo di tonnellate in energia che si diffonde, con una potenza mille miliardi di volte superiore alla pi\u00f9 potente esplosione nucleare provocata dagli esseri umani sulla Terra nel XX secolo.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n
Cosa succede a un oggetto che cade nel buco nero? Come lo vediamo?<\/a>
Cosa succede alle stelle e alle galassie attorno all’orizzonte? Come le vediamo?<\/a>
Cosa succederebbe se noi entrassimo nel buco nero?<\/a>
Che cosa succede nella singolarit\u00e0 (lo spazio interno) di un buco nero?<\/a>
Si potrebbe sfruttare l’energia di un buco nero per iniziare una colonizzazione?<\/a>
Come scorre il tempo in un buco nero?<\/a>
I buchi neri ruotano?<\/a>
Esce qualcosa dall’interno del buco nero o resta tutto intrappolato?<\/a>
\u00c8 vero che un buco nero pu\u00f2 evaporare?<\/a>
Cosa significa che un buco nero “non ha peli”?<\/a>
Glossario<\/a><\/p>\n\n\n\nBuchi neri, oggetti celesti straordinari<\/h2>\n\n\n\n
Come si forma un buco nero?<\/h2>\n\n\n\n
Approfondimento: la massa per diventare un buco nero<\/h3>\n\n\n\n
Approfondimento: come conosciamo i dati di un buco nero<\/h3>\n\n\n\n
Cosa succede a un oggetto che cade nel buco nero? Come lo vediamo?<\/h2>\n\n\n\n
Approfondimento: la caduta di un oggetto pi\u00f9 piccolo di un atomo<\/h3>\n\n\n\n