I buchi neri sono probabilmente il più grande mistero nell'universo conosciuto!
Finora ne sappiamo molto poco, perché la nostra tecnologia non ci permette ancora di studiarne a fondo le caratteristiche, soprattutto perché sono tutti molto lontani dal nostro sistema solare.
Un altro motivo per cui è molto difficile studiare il buchi neri nell'universo, è che queste non emettono impulsi luminosi come fanno le stelle, anzi, il loro potente campo gravitazionale è in grado di assorbire anche la luce vicina, ma questo è qualcosa che spiegheremo più avanti.
Tuttavia, dal 1970 e grazie alle teorie proposte da Stephen Hawkins sui buchi neri, siamo stati in grado di capire molto di più su di essi, inclusi dati dimostrabili sulla loro forma, composizione, processo di formazione e persino il loro rapporto nelle alterazioni della continuità temporale.
Le comete possono essere interessanti quanto i buchi neri! Non perdere il nostro articolo completo su le parti di una cometa
Ma cosa sappiamo veramente dei buchi neri?
Se hai mai visto il film di Christopher Nolan: Interstellar (2010) e sei rimasto senza capire niente, allora è perché non ne sai ancora abbastanza i buchi neri.
Vi dico che il film è basato sulla teoria della relatività generale di Einstein, che afferma che il nostro universo non ha 3 dimensioni, ma 4, con il tempo che è la quarta dimensione nel piano della realtà.
Pertanto, le regole della meccanica universale influenzano il tempo, così come contano, compresa la luce.
In questo modo il tempo non sarebbe una costante universale, ma una dimensione che può essere deformata, allungata o contratta come un elastico, secondo le leggi della fisica, come il tomba.
Vuoi saperne di più sui buchi neri nello spazio?
Quindi non smettere di leggere questo articolo fino alla fine, perché ti spieghiamo tutto ciò che devi sapere su questo argomento interessante, in modo che la prossima volta che vedrai Interstellar, non ti sentirai letteralmente perso nello spazio.
Cosa sono i buchi neri?
I buchi neri non sono davvero buchi, lo sapevi?
Infatti, secondo il teorema di Hawkins ed Ellis Dal 1970, si ritiene che i buchi neri abbiano una forma sferoidale a causa dell'attrazione della loro stessa massa verso il loro centro, dovuta all'azione della loro stessa gravità. La stessa cosa che accade con le stelle, ma su una scala milioni di volte superiore.
I buchi neri sono un punto nello spazio, costituito da un ammasso di massa estremamente densa, che genera una forza gravitazionale così potente da essere in grado di creare una curvatura nella continuità dello spazio-tempo.
Il campo gravitazionale dei buchi neri è così forte, che nessuna particella di materia è in grado di sfuggire alla deformazione se si avvicina troppo. In effetti, l'attrazione è così potente da essere in grado di assorbire le particelle di fotoni che formano i raggi solari.
Esatto, sono chiamati buchi neri perché sono in grado di inghiottire letteralmente la luce che li circonda.
Quanto sono densi i buchi neri?
La caratteristica fisica che conferisce il buchi neri supermassicci le loro proprietà gravitazionali e termiche, è l'estrema densità di materia che contengono in un'area dello spazio relativamente piccola.
Affinché la quantità di materia che costituisce la nostra stessa stella diventi un buco nero, dovrebbe ripiegarsi su se stessa in modo estremo, comprimendo tutte le sue particelle da una dimensione di 1.300 milioni di chilometri. in uno spazio non più grande di 2 chilometri di diametro.
Pertanto, il sole dovrebbe ridurre le sue dimensioni quasi 900.000 volte, ma senza sprecare nulla della materia che lo compone.
Curvatura spazio-temporale
Vi siete mai chiesti come fa un buco nero a rallentare il tempo?
Ricordavi Gargantua en Interstellar?
Nel film, l'astronave Resistenza è costretto a fermarsi per raccogliere dati sulla prospettiva della vita nel pianeta mugnaio, che per coincidenza orbita molto vicino ad a buco nero supermassiccio chiamato Gargantua.
A causa di ciò, l'equipaggio deve affrontare un dilemma astrofisico: data la sua vicinanza a Gargantua, il tempo passa molto più lentamente sul pianeta che sulla Terra, quindi la missione di ricerca, che per loro richiederebbe un paio d'ore, sulla Terra significherebbe diverse anni.
Ma come è possibile?
Se vi sembra un concetto strano è perché siamo abituati a considerare il tempo come una costante invariabile dell'universo, fondamentalmente perché non abbiamo alcuno strumento che lo possa deformare, come facciamo con gli altri piani della realtà.
Tuttavia, la teoria della relatività generale, proposta da Albert Einstein nel 1915, suggerisce che il tempo è una dimensione della realtà che si estende sui piani X e Y (le dimensioni della larghezza e della lunghezza).
Pertanto, se un corpo con massa esercita un'azione sul piano della realtà, creerà una variabile di dimensione Z (profondità) che può deformare le prime due e, quindi, può farlo anche nel tempo.
Diamo un'occhiata in questo modo:
Immagina di stendere un pezzo di stoffa, creando uno spazio piatto (dimensioni X e Y); e sul panno fai cadere una palla. L'azione del peso della palla sul tessuto creerà una parte inferiore concava dell'aereo.
Questo effetto è quello che in astrofisica è noto come Curvatura dello spazio-tempo.
Ora, per le regole della fisica, più pesante è l'oggetto che è posto sul piano, più marcata sarà la sua azione su di esso, e quindi più profonda sarebbe la curvatura.
Questo è esattamente ciò che accade con il buchi neri e tempo curvo.
Quando vengono compressi al limite, i buchi neri diventano oggetti incredibilmente densi -e quindi pesanti-, quindi l'azione che esercitano sui piani X e Y è davvero estrema.
La curvatura provocata dai buchi neri è così forte che non permette alla materia che entra di fuoriuscire, questo provoca una singolarità spazio-temporale che conosciamo come Orizzonte degli eventi.
La curvatura che creano i buchi neri è così "profonda" e la loro attrazione gravitazionale così potente che risucchiano tutto ciò che si avvicina a loro, quindi, trovandosi nel vortice di curvatura dello spazio prodotto da Gargantua, il pianeta mugnaio stava sperimentando una distorsione nel suo continuum temporale, rallentandolo dovendo entrare nell'orizzonte degli eventi di Gargantua.
In effetti, la cifra esatta è che ogni ora trascorsa mugnaio Era equivalente a 7 anni terrestri.
Curiosamente, le onde alte 1 km che ricoprono l'intera superficie del mare Mugnaio, Sarebbero anche spiegati come un effetto del potere gravitazionale esercitato dal buco nero sul pianeta.
Come si formano i buchi neri?
Si potrebbe dire che i buchi neri siano il residuo lasciato dalle stelle dopo la loro morte.
Fino a un paio di decenni fa si credeva che i buchi neri si fossero formati durante le prime fasi dell'universo e che questo fenomeno non si sarebbe ripetuto.
Tuttavia, lo studio Storia del tempo: dal Big Bang ai buchi neri, creato in collaborazione da Hawkings, Oppenheimer e Roger Penrose, ha dimostrato che i buchi neri vengono creati in un processo chiamato collasso gravitazionale.
Per capire il collasso gravitazionale che lascia il posto alla formazione dei buchi neri, dobbiamo tornare un po' indietro, al processo di morte delle stelle.
Quando a Stella gialla (come il nostro sole) esaurisce le sue riserve di idrogeno, inizia a bruciare le particelle di elio sulla sua superficie, in un processo di fusione nucleare molto più intenso. Mentre questo processo continua, la stella, che si sta avvicinando alla sua ultima fase di vita, può aumentare fino a 300 volte la sua dimensione e cambiare colore, diventando un Stella gigante rossa.
Consumando tutto il combustibile sulla sua superficie, i processi di fusione nucleare si fermeranno e, senza alcun processo che contrasti la forza della propria gravità, tutte le sue particelle inizieranno ad essere attirate verso il proprio nucleo, riducendone ancora una volta le dimensioni e creando ciò che sappiamo come a Stella nana biancauna stella morta
Tuttavia, la grande quantità di massa di una stella può portare questo processo all'estremo, comprimendo la White Dwarf oltre i propri limiti e creando un corpo con una massa ancora più concentrata in uno spazio incredibilmente piccolo.
È come cercare di piegare il nostro sole abbastanza da metterlo nel bagagliaio del tuo veicolo.
Quest'ultimo passaggio rende il campo gravitazionale risultante così potente che inizia a inghiottire la propria luce, che finisce trasformare una stella in un buco nero.
tipi di buchi neri
diverso tipi di buchi neri e questi sono classificati in base alla loro dimensione e alla quantità di massa che contengono.
buco nero supermassiccio
I buchi neri supermassicci sono probabilmente i più grandi e potenti. Questi possono contenere diversi milioni di volte la massa del nostro sole in uno spazio solo 2 o 3 volte più grande, il che li rende anche molto potenti.
È comune trovare buchi neri supermassicci che dominano i centri di molte grandi galassie, in particolare le galassie ellittiche. Un chiaro esempio lo si può trovare in casa, dal momento che la Via Lattea ruota attorno Sagittario A, un enorme buco nero supermassiccio che misura circa 120 UA.
Buchi neri di massa intermedia
Sono i prossimi sulla scala in base alla loro massa. Sono meno densi dei buchi neri supermassicci, ma sono comunque davvero impressionanti.
I buchi neri con una massa equivalente compresa tra 100 e 1.000.000 di masse solari rientrano in questa classificazione.
buchi neri di massa stellare
Sono abbastanza comuni e dal pianeta Terra siamo stati in grado di osservare diversi buchi neri che rientrano in questa classificazione.
I buchi neri di massa stellare contengono tra le 30 e le 70 masse solari al loro interno. Questi si formano dal collasso gravitazionale di stelle massicce, conosciute in astrofisica come Supernove.
micro buchi neri
I micro buchi neri sono una categoria di questa classificazione, tuttavia rimangono un'ipotesi.
Según la Teoria di Hawkins Per quanto riguarda i buchi neri, questi micro buchi neri conterrebbero quantità sorprendenti di materia in uno spazio estremamente piccolo, quindi la materia al loro interno potrebbe essere governata dalle regole della fisica quantistica.
Una delle missioni del grande collisore di adroni del CERN è quella di creare gli elementi per formare un micro buco nero artificiale, dove potrebbero essere testate diverse teorie sulla fisica quantistica o, alla fine, una particella potrebbe essere isolata da materia oscura.