Ascolta le parole 'buco nero' e potresti pensare a un vortice rotante, che risucchia tutto nelle fauci come tuo zio a un buffet di nozze. Potresti immaginare una stella che viene trascinata verso di essa come un pezzo di spaghetti, svolazzando nel vuoto finché non viene risucchiata dall'esistenza. La realtà non è così semplice o così deliziosa. Ecco il nostro primer.
Cos'è un buco nero?
I buchi neri hanno confuso i fisici per secoli, ma una semplice descrizione sarebbe un'area nello spaziotempo che ha una gravità così forte, anche la luce non può sfuggire alla sua attrazione.
Una delle prime cose da capire sui buchi neri è che non sono spazi vuoti, ma piuttosto materia compatta in un'area molto piccola. Un buco nero può avere la massa di 20 stelle, per esempio, ma avere solo le dimensioni del centro di Londra. Quella densità fa cose strane alle leggi del tempo e dello spazio, una di queste è l'apparizione di una barriera teorica chiamata orizzonte degli eventi.
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Nella teoria della relatività generale di Albert Einstein, l'orizzonte degli eventi è un punto di non ritorno. Man mano che un oggetto si avvicina all'orizzonte degli eventi, sempre più percorsi intrapresi dalle sue particelle si piegano verso il buco nero. Una volta che l'orizzonte degli eventi è stato violato, la deformazione dello spaziotempo diventa così grande che non c'è modo per le particelle di muoversi verso l'esterno.
Questo è il punto in cui il buco diventa nero, quando la luce non riesce a sottrarsi all'essere trascinata in avanti, in avanti, verso una singolarità gravitazionale; un punto in cui lo spazio-tempo è diventato così distorto, la sua curvatura è infinita. Qui, tutte le leggi della fisica così come le comprendiamo vengono buttate fuori dalla finestra. Nessuno sa davvero cosa succede alla singolarità.
Quanto sono grandi i buchi neri?
Esistono quattro classi di buchi neri, sebbene due di queste siano ipotetiche. All'estremità superiore dello spettro ci sono buchi neri supermassicci, che si ritiene risiedano al centro della maggior parte delle galassie. Si pensa che quello nella nostra Via Lattea, noto come Sagittario A *, abbia la massa di 4 milioni di soli con un orizzonte degli eventi che si estende per 44 milioni di chilometri.
All'estremità inferiore dello spettro c'è il micro buco nero, che potrebbe essere piccolo come un singolo atomo, anche se non ne abbiamo ancora misurato uno di queste dimensioni. Tra questi due ci sono ipotetici buchi neri di massa intermedia e buchi neri stellari, creati dal collasso di stelle con circa tre volte o più la massa del nostro sole.
(Impressione artistica del buco nero stellareCygnus X-1. Credito:NASA / CXC / M. Weiss)
Un'altra interessante categoria possibile è il buco nero primordiale, proposto per la prima volta da Stephen Hawking nel 1971. Questi ipotetici buchi neri potrebbero essersi formati durante la nascita dell'universo, prima che le stelle venissero all'esistenza, e potrebbero contenere spiegazioni cruciali per l'esistenza della materia oscura. .
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Finora gli sforzi per trovarli si sono rivelati privi, anche se questo potrebbe cambiare grazie alla partnership Ligo-Virgo e alla sua rilevazione delle onde gravitazionali. Essere in grado di rilevare le increspature nel tessuto dello spaziotempo potrebbe aprire la strada a ulteriori indagini, guardando indietro nel tempo per fusioni di buchi neri che precedono le stelle.
Cosa mi succederebbe se cadessi in un buco nero?
Se sei stato così sfortunato da ritrovarti risucchiato in un buco nero (le mie commiserazioni), alcune cose strane ti accadranno, e altre cose ancora più strane succederanno a qualcuno che ti guarda da una distanza di sicurezza.
Ciò che accade quando un oggetto infrange l'orizzonte degli eventi non è facilmente comprensibile, e questo perché questo è il punto in cui due diversi modelli di fisica - meccanica quantistica e relatività generale - si contraddicono a vicenda.
C'è un eccellente articolo di questo quadrum - chiamato il paradosso dell'informazione del buco nero - di Amanda Gefter per ilBBC . Il succo è questo: per qualcuno che ti guardasse aprire una breccia nell'orizzonte degli eventi, verresti lentamente cancellato dalla distorsione dello spazio, dal rallentamento del tempo e dal calore della radiazione di Hawking - qualcosa che, tra l'altro, alla fine dissiperà il buco nero.
Quindi sei morto, giusto? Non esattamente. Secondo la relatività generale, passeresti effettivamente attraverso l'orizzonte degli eventi, senza notare gli effetti della gravità perché saresti in caduta libera (qualcosa che Einstein chiamava il suo pensiero più felice ), precipitando verso la singolarità.
Ma come puoi viaggiare nello spazio ed essere bruciato allo stesso tempo? Questo dilemma si verifica perché la fisica quantistica afferma che le informazioni non possono essere perse e quindi il tuo corpo deve rimanere fuori dall'orizzonte. Se non attraversi l'orizzonte degli eventi, tuttavia, violerai le leggi della relatività generale. Gli scienziati hanno postulato una serie di soluzioni per conciliare queste leggi contrastanti della natura, ma il paradosso è un punto interrogativo continuo nel cuore della fisica.
Quando si tratta di buchi neri, quindi, non è solo la luce che non può sfuggire, ma anche il cervello di generazioni di pensatori.
perché solo uno dei miei airpod si connette?
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