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Buchi neri

Che cosa sono i buchi neri?

Con la teoria della Relatività Generale di Einstein del 1915 si era scoperto che le masse curvano la trama spazio temporale dell’universo, come delle biglie più o meno pesanti poste su di un lenzuolo teso.

Tale spazio tempo curvo determina inoltre le traiettorie che le masse seguono nel loro moto oltre che la traiettoria che la luce segue lungo il suo cammino.

Dalle equazioni di campo di Einstein era stato anche possibile prevedere già nel 1917 l’esistenza di singolarità spazio temporali, ovvero punti dello spazio in cui la forza di gravità è talmente intensa che nemmeno la luce può sfuggirvi.

Proprio perché la luce non può essere riflessa da tali corpi celesti, essi sono non visibili e dunque sono stati chiamati buchi neri (black holes in inglese).

teoria dei buchi neri

Con lo sviluppo dell’astronomia e dell’astrofisica si è potuto sempre meglio comprendere cosa esattamente siano i buchi neri e come individuarli.

buco nero

Innanzitutto un buco nero rappresenta lo stadio finale dell’evoluzione di una stella di almeno 3 volte la massa solare.

Tutte le stelle riescono ad emettere energia sotto forma di radiazione (tra cui anche la luce visibile) a causa delle reazioni di fusione nucleare che avvengono nel loro nucleo.

Durante la vita di una stella si viene a creare un equilibrio tra le esplosioni dovute alla fusione dei nuclei di idrogeno che creano elio e che avvengono nel centro della stelle e gli enormi strati superiori che creano le condizioni di pressione e temperature altissime a cui possono avvenire le reazioni di fusione nucleare e la conseguente liberazione di energia.

formazione buchi neri

Quando però il combustibile, cioè l’idrogeno, si esaurisce la stella inizia a fondere tra di loro gli atomi di elio e così via. Tuttavia man mano che le stelle iniziano a produrre elementi sempre più pesanti scorrendo la tavola periodica degli elementi (ad esempio ferro o altri metalli pesanti), tale equilibrio tra nucleo e strati esterni viene meno, la stella inizia ad espandersi fino a diventare una gigante rossa.

formazione buchi neri

Dopo l'espansione se la massa della stella è almeno 3 volte la massa del nostro Sole, la stella collassa su se stessa, condensando in un raggio di pochissimi chilometri una massa enorme. Questa è la genesi del buco nero.

Nemmeno la luce può sfuggire ai buchi neri. Allora come vederli?

I buchi neri solitamente hanno un campo gravitazionale talmente intenso che riescono ad attirare a se altri corpi celesti.

E poiché come sappiamo dalla teoria della relatività generale einsteiniana il tempo nelle zone dell’universo dove il campo gravitazionale è più intenso scorre più lentamente, un buco nero può essere rilevato dalla materia che gli orbita intorno che ai nostri occhi sembra essersi fermata proprio sul bordo (detto orizzonte degli eventi) ma che in realtà è stata già assorbita dal buco nero.

buco nero

Inoltre la materia che orbita intorno al buco nero essendo sottoposta a forze gravitazionali intensissime, emette radiazione in continuazione e dall’analisi di questa radiazione è possibile studiare le dimensioni del buco nero e le sue caratteristiche.

Recentemente alcune teorie supportate dal fisico Stephen Hawking, hanno permesso di stabilire che lo stesso buco nero dovrebbe emettere una radiazione di tipo termico a causa di effetti quantistici. Tale radiazione viene detta appunto radiazione di Hawking.

Oggi sappiamo che solitamente al centro di ogni galassia si trova un buco nero, ma ne possono esistere altri più o meno grandi anche all’interno delle stesse galassie.

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