Oggi voglio parlarvi di qualcosa di diverso che riguarda c' ho di cui mi sono interessato per diversi anni. L' universo.

Naturalmente non potendo parlare di tutto poichè l'argomento è talmente vasto che si potrebbero passare giornate intere a discuterne, mi concentro su un corpo celeste in particolare.

I BUCHI NERI

Un buco nero è un per la relatività generale è una regione nello spazio tempo che ha una forza gravitazionale tale da non permette a niente di sfuggire all'esterno, neanche alla luce.

Secondo Stephen Hawking, se qualcuno riuscisse ad "entrare" in un buco nero verrebbe accecato dalla luce che è lì ferma da sempre.

Proprio perchè nemmeno la luce non riesce a sfuggire a tale forza, il buco nero non riesce ad essere individuato o per dirlo in modo banale, "illuminato e visto".

Ci sono però diversi modi che rendono possibile venire a conoscenza della sua presenza:

• Il buio, proprio perchè vi è un'assenza di luce improssiva, è possibile stimare il punto in cui questa luce si interrompe.
• La forza gravitazionale. Questi giganti dell'universo hanno la capacità di far girare intorno ad essi una quantità enorme di materie, stelle e pianeti.
• L'orizzonte degli eventi. Questo orrizonte è un limite. Se qualcosa succede entro il campo gravitazionale del buco nero noi non potremmo mai venire a conoscenza dell'accadimento di questo evento. Per questo tutto c'ho che succede all'interno non ci è dato saperlo. In questa zona dello spazio il tempo si ferma.
  Per spiegarmi meglio uso un esempio utilizzato da Stephen Hawking :

Immaginiamo due astronauti che si avvicinano ad un buco nero. Entrambi hanno un orologio sincronizzato che manda impulsi di luce ogni secondo , però il primo tra i due è fermo lontano dal buco nero mentre l'altro ci si avvicina sempre più . Supponiamo che ci troviamo nell' ora 23:59:59 . Quando il secondo si avvicina abbastanza da entrare nell'orizzonte degli eventi ( supponiamo che non muoia ) l'impulso che manderà dell' ora 00:00:00 non arriverà mai.
L'altro astronauta dovrà aspettare tempo infinito prima che arrivi l'impulso.

Singolarità

Al centro del buco nero secondo la teoria generale della relatività si trova una singolarità gravitazionale.
Questo sarebbe un punto dello spazio tempo talmente curvato da rendere la curvatura infinita.
( Ogni corpo dotato di massa deforma lo spazio tempo curvandolo, ma nessuno di questi per quanto grande possa essere riesce a replicare la curvatura di un buco nero ) .
La singolarità più famosa è quella del Big Bang, in cui tutta la materia che oggi si sta è presente nell'universo era rinchiusa in un punto di volume infinitesime.

Le caratteristiche della singolarità sono:

• volume pari a 0;
• massa infinita;
• densità infinita;

Una volta che si oltrepassa l'orizzonte degli eventi e si entra nel campo gravitazionale della singolarità, niente più può tornare indietro e tutto viene attirato da essa. Si entra a far parte della massa del buco nero.

La forza di gravità è così forte che se ad esempio un oggetto entra nell'orizzonte degli eventi, la parte interna viene attirata in modo così forte rispetto alla parte lontana da avere l'allungamento del corpo in forme sempre più lunghe e sottili. Fenomento conosciuto come spaghettificazione o effetto pasta.

Come si forma

Il buco nero deriva da una stella, infatti anche per questo motivo viene chiamato stella oscura.
Quindi il nostro Sole potrebbe diventare un buco nero e risucchiare tutto? Per nostra fortuna no, ed anche se succedesse noi non ci saremmo più. Per far sì che nasca un buco nero la massa della stella deve essere di molte volte superiore quella del nostro Sole.

Stella iniziale con massa pari a 10 volte quella solare

La formazione ha inizio verso la fine del ciclo vitale della stella, dopo che essa tramite la fusione nucleare ha bruciato circa il 90% dell'idrogeno trasformandolo in elio, nel nucleo della stella si arrestano le reazioni nucleari.

La forza gravitazionale, che prima era bilanciata dalla forza espansiva della fusione, prende il sopravvento e* inizia a far collassare la massa verso il centro.*

Nuove reazioni nucleari hanno inizio, questa volta però la reazione è tra elementi più pesanti come l'elio, il litio e così via.

Durante questo processo la stella è instabile e si espande e contrae più volte scagliando parte della propria massa verso l'esterno.

Supernova

Se il nucleo della stella supera il punto critico di 1,44 masse solari, anche chiamato limite di Chandrasekhar, la fusione inizia a generare ferro . Al contrario degli altri elementi più leggeri che compiono reazioni esotermiche in cui il calore viene rilasciato, il ferro genera reazioni endotermiche che assorbendo calore blocca il processo di fusione e permette alla forza gravitazionale di far collassare il nucleo.

Il nuclero instabile esplode fino a formare una Supernova , una stella enorme altamente instabile nel cui interno grazie alle temperatura elevatissime riesce a fondere tutti gli elementi. Il problema è che questa forza viene dispersa nello spazio e infatti la vita di questo corpo celeste "è relativamente breve" .
( Circa ogni 50 anni dalla Terra si può vedere la luce di una Supernova esplosa che ci ha raggiunti. )

Nei primi minuti della sua vita riesce a raggiungere un'energia pari a quella di una galassia ed è anche in questi minuti che essa convoglia la sua energia nella formazione di neutrini per poi scagliarne il 99% nello spazio.

Stella di neutroni

Una volta che tutta la materia è stata espulsa, rimane un nucleo denso che superaIl principio di esclusione di Pauli e la materia prende il nome di materia degenere. In tutti i corpi vale il principio per cui le cariche uguali si respingono; per questo motivo anche quando una stella molto grande collassa diventa una nana bianca ( Ovvero una stella morta molto densa dalle dimensioni di un pianeta; circa il 97% delle stelle diventano una nana bianca ) . Nel nostro caso la forza gravitazionale è talmente forte da riuscire a comprimere elettroni ,neutroni e protoni sul nucleo dell'atomo superando così la forza di repulsione. Il risultato è una stella di neutroni.

Buco nero

Se la massa supera tre volte la massa del nostro Sole la forza diventa irreversibile e la pressione interna viene secondo la relativià non più esercitata verso l'esterno, ma verso l'interno diventando essa stessa sorgente del campo gravitazionale.

Non c' è più niente che possa fermare il collasso infinito del nucleo della stella.

Le dimensioni di un buco nero

I buchi neri non hanno tutti la stessa "grandezza". Il loro volume è effettivamente pari a 0, ma la loro massa può variare e anche di molto.

• Un buco nero "piccolo" è compreso tra le 10 e le 24 masse solari.

• Esistono buchi neri di taglia media che sono però difficili da trovare. La spiegazione potrebbe essere che quando un ammasso stellare si aggrega , in seguito al suo collasso e alla formazione di più buchi neri di media grandezza, questi si attraggono al centro della galassia ( dove la densità di stelle è maggiore ) per unirsi e formarne uno supermassivo.

• Ne esistono alcuni il cui nome è buco nero supermassiccio ( o supermassivo ) , hanno una massa pari a milioni o miliardi di volte quella del Sole. Possono essere individuati osservando gli effetti sui gas e sulle stelle circostanti.
  Teoria comune è che nel centro di ogni galassia ,compresa la Via Lattea, si trovi un buco nero supermassiccio.

La loro formazione

Ci sono diverse teorie che spiegano la formazioni di buchi neri così grandi :

• Accumulazione lenta e progressiva della massa. Con il tempo la forza gravitazionale di questi corpi ha attirato tanta di quella materia da renderli enormi.
• Stella relativistica , una stella dalle dimensioni pari a centinaia di volte quella del sole che in seguito al collasso crea un buco nero dalle enormi dimensioni.
• Buco nero primordiale che si è venuto a formare immediatamente dopo l'esplosione del Big Bang.

Teoria dei buchi bianchi

Parte della comunità scientificata ha ipotizzato l'esiste di corpi celesti chiamati buchi bianchi , che non sarebbero altro che l'opposto dei buchi neri. Corpi celesti situati in regioni dello spazio a noi sconosciute ( non si ha la prova della loro esistenza) che invece di assorbire la luce e la materia queste vengono rilasciate.

Il collegamento potrebbe avvenire attraverso il "buco" creato nello spazio tempo. Secondo Schwarzschild questo potrebbe essere possibile per frazioni piccolissime di secondi.

Ponte di Einstein - Rosen

Il ponte di Einstein - Rosen o anche chiamato Wormhole ( tradotto in italiano, buco di verme. Lo si può pensare come un verme che mangia attraverso una mela creando un tunnel ) , potrebbe essre una particolare regione dello spazio tempo in cui il "buco" creato dalla presenza di un buco nero mette in collegamente due regioni dell' Universo tra loro molto distanti.

I cunicolo spazio-temporali teorizzati possono essere di due tipi:

• I cunicoli spazio-temporali intra-universo connetterebbero due regioni dello stesso universo attraverso una deformazione dello spazio tempo permettendo così di raggiungere l'altro punto nel modo più veloce possibile. Più veloce di quanto si farebbe a viaggiare alla velocità della luce.

( Una scena che rappresenta un whormole è quella presente nel film "Interstellar" in cui gli astronauti usano il tunnel per arrivare in una parte dell'Universo lontanissima ).

• I cunicoli spazio-temporali inter-universo sarebbero un punto di collegamento tra un universo e un altro parallelo. Si potrebbe accedere quindi ad una regione dello spazio a noi sconosciuta o addirittura viaggiare nel tempo. Teoria di Schwarzschild.

I buchi neri supermassici possono dar luogo ad eventi spettacoli ed eccezionali nell'universo , vi parlo dei due che mi hanno più colpito.

Quasar

Il termine QUASAR è stato coniato nel 1964 dall'astrofisico Hong-Yee Chiu.
Un quasar è l'abbreviazioni di (QUASi-stellAR radio source, cioè "radiosorgente quasi stellare") .

E' il fenomeno più luminoso che si può osservare nell'universo. E' un nucleo galattico particolarmente attivo situato al centro di una una galassia.

Grazie alla sua tendenza al rosso, in accordo con la legge di Hubble , sappiamo che questo fenomeno è molto lontano da noi ( nell'ordine di miliardi di anni luce ) e che emette energia equivalente a centinaia di galassie.

La sua formazione deriva dalla presenza di un buco nero supermassiccio nel centro della galassia che ha intorno a se un' enorme quantità di massa da attrarre; l'attrito causato tra questi gas polveri e corpi, genera un' emmissione di calore e di luce tale da essere scagliata nell'universo a centinaia di migliaia di anni luce di distanza.

La Via Lattea non ha un quasar , se lo avesse vedremmo un punto luminoso nel cielo grosso quanto la Luna.
Una delle possibilità che potrebbe dar luogo ad un quasar sarà quando Andromeda , la galassia che ci viene incontro, si unirà alla nostra. A quel punto i due buchi neri nel centro delle due galassie potrebbero unirsi e attrarre molta più materia .

Danza dei buchi neri

Quando due buchi neri sono abbastanza vicini da risentirne a vicenda della forza di gravità, questi è possibile che inizino a girare insieme fino a dar vita a una "vera e propria danza vorticosa".

Alcune teorie spiegano che grazie a tali fenomeni i buchi neri possono accrescere di molto la loro massa , partendo da due corpi per poi aggregarsi con il risultato di un corpo celeste di massa doppia.

Le immagini sono prese da pixabay e sono libere dai copyright

Fonti :
https://it.wikipedia.org/wiki/Buco_nero
https://it.wikipedia.org/wiki/Buco_nero_supermassiccio
https://it.wikipedia.org/wiki/Quasar
http://www.interfred.it/Scuola/Letture/Buchi_neri/Congelare_tempo.asp
https://it.wikipedia.org/wiki/Ponte_di_Einstein-Rosen
https://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/black-holes

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