Mega ciao!
Ieri abbiamo visto per la prima volta la foto di un buco nero (piango ancora). Mi è stato chiesto di spiegare cosa sono i buchi neri. Siete pronti? Partiamo!
Sapete che i pianeti e le stelle esercitano una certa forza di gravità e che per riuscire a scappare dal loro campo gravitazionale bisogna raggiungere la velocità di fuga. Nel caso della Terra la velocità di fuga è di 11,2 km/s. Nel 1783 John Mitchell ipotizzò l’esistenza di corpi la cui velocità di fuga fosse superiore a quella della luce, quindi maggiore di 300000 km/s, e chiamò questi corpi “Stelle oscure”. Nel 1916 Albert Einstein pubblicò la teoria della relatività generale in cui dimostrò che un campo gravitazionale influenza la traiettoria della luce. Successivamente Schwarzschild e Kerr descrissero la metrica attorno ad un buco nero e ad un buco nero rotante rispettivamente.
I buchi neri sono oggetti che curvano moltissimo la struttura dello spazio-tempo, al punto che da lì non riesce a scappare nemmeno la luce. Per questo motivo sono neri. Per capire cosa succede immaginiamo che l’universo sia un grande telo teso. Se mettiamo sul telo una pallina da golf non succede niente, se invece appoggiamo un peso di quelli che usano gli atleti olimpionici il telo si curva. La stessa cosa succede all’universo: i buchi neri sono talmente densi (la loro massa è concentrata in diametri piccoli) che curvano talmente tanto la struttura dello spazio-tempo che questa diventa uguale ad un imbuto, con il buco nero al centro. Il buco nero è circondato da una linea immaginaria, chiamata orizzonte degli eventi. Se superiamo questa linea non riusciamo più a tornare indietro, ma continuiamo a cadere verso il centro del buco.
Esistono diversi tipi di buchi neri:
– buchi neri stellari, con massa fino a 25 masse solari;
– buchi neri stellari massicci, con massa da 25 a 100 masse solari;
– buchi neri di massa intermedia, dalle 100 alle 100000 masse solari;
– buchi neri supermassicci, da 1 milione di masse solari in su.
I buchi neri stellari e quelli stellari massicci si formano dalla morte di stelle dalle 25/30 masse solari in su. Al termine della loro vita possono espellere gli strati più esterni delle loro atmosfere nelle esplosioni in supernova mentre il nucleo collassa completamente, oppure saltano l’esplosione e tutta la stella collassa direttamente in un buco nero. Dovete immaginare che tutta (o quasi) la massa della stella sia confinata in una sfera di massimo una decina di chilometri di raggio. Questo porta alla curvatura dello spazio-tempo di cui parlavamo prima.
I buchi neri supermassicci sembra che si formino dalla fusione di buchi neri di massa intermedia, mentre questi ultimi si possono formare dal collasso della prima generazione di stelle dell’universo (che sembra potessero raggiungere masse di un migliaio di masse solari) o dalla fusione di buchi neri di massa stellare.
I buchi neri possono mangiarsi la materia che gli passa troppo vicina. La cosa forte è che si mangiano anche le stelle! Se una stella si trova in orbita attorno ad un buco nero ed il suo inviluppo si trova abbastanza vicino al punto in cui si uniscono i potenziali gravitazionali dei due oggetti, il buco nero comincia a strappare materia alla stella. Però questa materia, dopo essere passata nella buca di potenziale del buco nero, non gli cade subito dentro, ma si dispone in orbita attorno ad esso. Il sistema formato da questo gas si chiama disco di accrescimento, perchè, dopo aver perso momento angolare, va ad accrescere il buco nero. Il disco di accrescimento è proprio quello che si vede nella foto pubblicata ieri e che vi ripropongo qui sotto. Vedete il disco con al centro una regione opaca: il buco nero (piango ancora di più).
Cosa c’è dentro il buco nero? Bella domanda! Nessuno lo sa. Ma noi ci fidiamo di Kip (sempre sia lodato): “I buchi neri sono fatti da spazio incurvato e tempo incurvato”.
A presto!
Sara
