7800 anni luce

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.