7800 anni luce
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Black Hole FAQ • Q: Ma esistono? • A: Si, erano stati previsti in modo teorico, sviluppando le equazioni della relatività generale, da Karl Schwarzchild nel 1916. Nel 1994, grazie al telescopio spaziale Hubble fu osservato un disco di accrezione al centro della galassia M87, a 50 milioni di anni luce di distanza. disco di accrezione al centro della galassia M87 Raggio di Schwarzschild Un buco nero è un oggetto in cui una grande massa è concentrata in un piccolo volume, generando una gravità tale da non lasciare sfuggire nemmeno la luce. Qualunque oggetto, se venisse concentrato entro un certo raggio, diverrebbe un buco nero. La Terra lo sarebbe se l’intera massa del pianeta fosse concentrata in una sfera con il raggio di mezzo centimetro. • Q: Si può vedere un buco nero? • A: No, dato che assorbe tutto ciò che cade dentro l’orizzonte degli eventi, compresa la luce. Si possono osservare però gli effetti gravitazionali su masse di gas e su stelle vicine ad un buco nero. E se un buco nero si ponesse tra noi ed una stella si potrebbe fotografare la distorsione della luce stellare. Attenzione, immagini come queste sono solo uno dei tanti possibili usi scadenti di photoshop. Centauro A, è una galassia con un buco nero super-massiccio al centro (12 mly). I getti di raggi X di Centauro A (fotografati dal telescopio Chandra) siano dovuti a un buco nero centrale (massa 100 milioni Ms). La materia delle zone dense centrali della galassia rilascia incredibili quantità di energia cadendo verso il buco nero. Q: Qual è il buco nero più vicino alla Terra, e a quale distanza? A: V404 Cygni è un sistema binario costituito da una stella ordinaria e da un buco nero, situato nella costellazione del Cigno, ad una distanza di 7800 anni luce dalla Terra. Il sistema è costituito da una stella con una massa circa il 70% del Sole, ruotante attorno ad un oggetto con massa di circa 12 volte il Sole, con un periodo di 6,5 giorni. La notevole vicinanza della stella ordinaria fa sì che essa abbia una forma allungata verso il buco nero, che le sottrae materia. Ogni qualche decina di anni il disco raggiunge dimensioni tali da provocare violenti fenomeni che danno luogo alle forti variazioni di luminosità osservate. Questo sistema ospita il buco nero più vicino alla Terra di cui è stata accertata l'esistenza. Sistema binario stella / buci nero: rappresentazione d’artista Q: Quant’e grande un buco nero? A: Teoricamente può avere qualunque raggio, dipende dalla massa. Un buco derivato da una stella con massa circa 10 volte quella del Sole dovrebbe avere un raggio di circa 30 kilometri. I buchi neri supermassivi potrebbero avere raggi anche negli ordini di molte decine o molte centinaia di milioni di kilometri. Q:C’è un buco nero supermassivo al centro della via lattea? A: Si. Ovviamente non è visibile, ma lo studio sia del moto delle stelle e dei gas al centro della galassia, sia delle radiazioni elettromagnetiche emesse, confermano la presenza di un oggetto con una massa dai 2 ai 5 milioni di volte quella solare e un raggio di circa 3 miliardi di km. Inferred orbits of 6 stars around supermassive black hole candidate Sagittarius A* at the Milky Way galactic centre. Q: Una galassia può essere inghiottita dal buco nero supermassivo al suo centro? A: Teoricamente si, solo che l’attrazione gravitazionale del buco nero decade rapidamente con la distanza, e si calcola che mediamente occorrerebbero 10150 anni. • Q: Cosa è l’orizzonte degli eventi? • A: E' la “superficie” di un buco nero, il limite, oltrepassato il quale, lo spazio-tempo è piegato così fortemente che non è più possibile tornare indietro. L'orizzonte degli eventi può essere attraversato soltanto in un senso, perché la potente forza gravitazionale esercitata dal buco nero rende tale azione fisicamente irreversibile. Nulla può essere pertanto osservato all'interno dell'orizzonte degli eventi. orizzonte degli eventi Q: Cosa faccio se “cado” in un buco nero? A: Vediamo…. molto prima di arrivare all’orizzonte degli eventi verresti spaghettificato e poi frammentato atomo per atomo. Superato l’orizzonte degli eventi le coordinate del tempo si invertono con quelle dello spazio, e le tue particelle raggiungono densità infinita e volume zero. Fai un po’ quel che ti pare, è una “singolarità” in effetti. spaghettification • Animated simulation of gravitational lensing caused by a Schwarzschild black hole Q:Il mio problema è che sto per “cadere” in un buco nero, ma non vorrei farlo notare in giro. Consigli utili? A: Non preoccuparti, nessuno può vederti oltrepassare l’orizzonte degli eventi. Un osservatore esterno vedrebbe che, più vicino sei all’orizzonte, più lentamente ti muovi sia tu sia il tuo orologio rispetto al suo. All’orizzonte degli eventi le coordinate temporali tendono all’infinito, e per un osservatore esterno un oggetto impiega un tempo infinito a raggiungerlo. In effetti, se non fosse che probabilmente sei già stato atomizzato, ti si vedrebbe sulla superficie dell’orizzonte in “eterno” (redshift a parte e non considerando che il buco nero evapora), anche se sei già dentro la singolarità da chissà quanto. Q: Mio cuggino mi ha detto che se entro dentro un buco nero, attraversando il tunnel spaziotemporale, poi esco da un buco bianco che sta dall’altra parte. E’ così che lui riesce ad andare nelle altre galassie, avanti e indietro nel tempo, pure negli universi paralleli, e più veloce della luce. E’ vero? A: No. White Holes • Le equazioni che definiscono la relatività generale hanno la proprietà di essere simmetriche rispetto al tempo. Invertendo il flusso temporale si ottiene come soluzione un oggetto in cui nulla può cadere, un “buco bianco”. Non che possa esistere in natura, produrre un buco bianco è impossibile dato che è impossibile distruggere un buco nero. wormholes • Cosa è un wormhole? Amatissimi dalla fantascienza. In seguito alle ipotesi di Einsten e Roses relative alle equazioni sulla relatività generale, lo scrittore Carl Sagan (per il libro Contact) si rivolse al fisico Kip Thorne per stimolare ulteriori ricerche. E’ un tunnel nello spaziotempo tra punti diversi, o tra diversi universi. Il fatto che si possano ipotizzare matematicamente non significa che esistano. Inoltre anche i calcoli ipotetici li descrivono come del tutto instabili (basta un fotone per destabilizzarli), e anche se ci si passa attraverso e non ti collassano addosso, ti friggono con una quantità spaventosa di raggi gamma. Se poi davvero esistono (quantic foam) sono un po’ troppo piccoli per attraversarli …. • Q: I buchi neri sono eterni? • A: A parte che non conosciamo il futuro dell’universo, ne se è “eterno”, i fisici discutono della radiazione di Hawking, detta una radiazione termica che si ritiene sia emessa dai buchi neri. A tutt'oggi non ne esistono evidenze sperimentali, ma essa deriva dall'applicazione dei principi della meccanica quantistica nei pressi dell’orizzonte degli eventi. Secondo i calcoli di Hawking un buco nero prima o poi dovrebbe “evaporare”, tanto più velocemente quanto minore è la sua massa. Per un buco nero di una massa solare otteniamo un tempo di evaporazione pari a 1067 anni.
