Cosa è un buco nero?

Cosa è un buco nero?

Cos’è un buco nero?

Come ci iniziò a raccontare il buon caro Newton qualche anno fa, ormai ci è noto che fuori dalla nostra atmosfera la forza che decide il destino dei corpi celesti è la gravità. L’interazione gravitazionale infatti, è la stessa che decide se un pianeta può prender forma e può ruotare attorno ad un sole o perfino se una stella deve collassare su se stessa o meno.

Interazione gravitazionale Newton

Interazione gravitazionale tra due corpi stellari di massa differente m1 ed m2. G è la costante gravitazionale.

La gravità nello spazio decide (quasitutto: maggiore la massa di un corpo, maggiore la forza che questo esercita sui corpi circostanti. Intuitivamente, infatti, riusciamo ad immaginare che la forza di attrazione gravitazionale esercitata dal nostro Sole (ad una certa distanza) è sicuramente maggiore rispetto a quella esercitata dalla Luna (alla stessa distanza).

 

Massa di un buco nero e Lenti gravitazionali

Talvolta la massa di un corpo è talmente grande al punto che la sua influenza riesce a distorcere addirittura la traiettoria dei fotoni, seppur essi siano di massa infinitesimale. Questo è il caso dei buchi neri. Essi non sono altro che corpi incredibilmente massivi che riescono ad avere controllo sulle aree circostanti fino a riuscire ad attrarre a sé (e brutalmente inghiottire) altri corpi celesti come stelle o alterare il cammino delle radiazioni elettromagnetiche (come la “luce” o i raggi X) che si ritrovano a viaggiare nei loro dintorni. Questo effetto viene usualmente chiamato lente gravitazionale. E’ proprio per questo che si usa dire: “nulla sfugge ai buchi neri, neppure la luce”.

Effetto della lente gravitazionale nei buchi neri

La radiazione elettromagnetica viene deviata a causa della presenza dei buchi neri. Questo effetto viene chiamato lente gravitazionale.

Ma attenzione, non facciamoci ingannare dal concetto di massa e dimensioni. I buchi neri hanno contemporaneamente una massa alta e un raggio medio piuttosto ridotto. E’ proprio per questo che la loro densità risulta spaventosamente grande. Pensate che un buco nero con diametro di 0.2 mm (si, 0.2 millimetri) avrebbe potenzialmente una massa pari a quella della Luna. Invece, un buco nero di dimensioni intermedie (50 km di diametro) si ritroverebbe con una massa intorno a 10 masse solari (massa del Sole).

 

L’orizzonte degli eventi

Esiste un confine oltre il quale la luce attratta dal buco nero non riesce più a sfuggire e precipita verso il centro. Questo limite si chiama orizzonte degli eventi ed è uno degli elementi principali che caratterizza i buchi neri. Tutto quello che oltrepassa questo confine non riesce più a venirne fuori, compresa la luce. Questo è il motivo per cui, supponendo di poter guardare un buco nero ad occhio nudo, vedremmo tutto nero.

Questo è un concetto abbastanza fuori dalla normalità e apparentemente complesso da immaginare. Per comprenderlo ci è sufficiente capire che noi vediamo gli oggetti che ci circondano perché la luce che essi riflettono riesce a raggiungere il nostro occhio. Se qualcuno si mettesse tra noi e l’oggetto che osserviamo e rubasse i suoi fotoni noi vedremmo un oggetto completamente nero.

Cosa succede se qualcuno ruba i fotoni provenienti da un oggetto?

Cosa succede se qualcuno ruba i fotoni provenienti da un oggetto?

 

Buchi neri e Ferri di cavallo

Materia e radiazione elettromagnetica (luce), prima di oltrepassare definitivamente l’orizzonte degli eventi e finire in uno dei posti più turbolenti (e ignoti) dell’universo, si ritrovano a viaggiare ad esorbitanti velocità attorno al buco nero. Se potessimo osservare questa zona in prossimità dell’orizzonte degli eventi vedremmo tantissima radiazione elettromagnetica (proveniente da tutto il cosmo) concentrata in uno spazio ristretto; una sorta di aura o anello luminoso attorno al buco nero.

Questo è il caso di una lente gravitazionale generata dalla galassia LRG-3-757 (al centro). La galassia causa la distorsione di una galassia posta sul retro (celeste).

Questo è il caso di una lente gravitazionale generata dalla galassia LRG-3-757 (al centro). Questa causa la distorsione di una galassia posta sul retro (celeste) [ESO/NASA].

L’effetto di lente gravitazionale, così come vediamo dalla foto sopra, può essere visibile anche nel caso di oggetti celesti particolarmente massivi come le galassie.

 

I buchi neri sono stati prima teorizzati e poi osservati quasi casualmente. La natura ci pone talvolta davanti a dubbi e fatti apparentemente assurdi. Quali saranno i prossimi?

REFERENCES

NASA Black Holes

National Geographic Black Holes

Nature – How to hunt fo a black hole

Alessio Vaccaro

Alessio Vaccaro is an amateur astrophotographer who has published in magazines such as BBC Sky at Night, Coelum, Ciel & Espace and AAPOD. In the free time he loves to learn new things about data science, business and life.

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