Black Hole: cos'è, teoria e astronomia

I buchi neri sono luoghi nello spazio la cui velocità di fuga è maggiore della velocità della luce. In queste regioni c'è un intenso campo gravitazionale e materia immagazzinata in spazi molto piccoli.

La massa concentrata di un buco nero può essere fino a 20 volte quella del Sole. Le dimensioni, tuttavia, variano; ci sono grandi e piccoli, e gli scienziati scommettono che ci sono buchi neri delle dimensioni di un atomo.

Poiché il suo campo gravitazionale è così intenso, nemmeno la luce può sfuggire. In questo modo sono invisibili e non è possibile stimare la quantità esistente, ad esempio, nella Via Lattea.

Prima immagine di un buco nero (2019)

Nell'aprile 2019 gli scienziati hanno presentato la prima foto di un buco nero, che si trova al centro della galassia Messier 87 (M87).

La massa di questo buco nero è 6,5 miliardi di volte quella del Sole e la sua distanza dalla Terra è di 55 milioni di anni luce.

Nell'immagine, vediamo un anello luminoso attorno a un centro scuro. Questo anello è il risultato della luce che si piega attorno al buco nero a causa della sua forte gravità.

Prima immagine di un buco nero
Prima immagine di un buco nero

Questa immagine è stata ottenuta attraverso 8 radiotelescopi sparsi su diverse parti della Terra e che fanno parte del progetto Event Horizon Telescope (EHT).

Come è possibile "vedere" un buco nero?

Sebbene non possano essere viste direttamente, il comportamento delle stelle circostanti indica la presenza di un buco nero perché la gravità influisce sulle stelle e sui gas presenti nelle vicinanze.

L'intensa forza gravitazionale dei buchi neri cattura i gas che si trovano nelle vicinanze e questi gas quando lo sono aspirati hanno la loro energia potenziale gravitazionale trasformata gradualmente in energia cinetica, termica e thermal radioattivo.

La traiettoria descritta dal gas verso il buco nero ha la forma di una spirale e lungo il percorso vengono emessi fotoni, che sfuggono prima di raggiungere la soglia del buco nero.

Questa emissione forma attorno ad essa un anello luminoso, che ne consente l'osservazione indiretta e rappresenta la parte visibile nella prima immagine catturata di un buco nero.

Tipi di buchi neri

I buchi neri sono classificati come stellari o supermassicci. Quelli piccoli sono chiamati stellari e quelli più grandi sono chiamati supermassicci e possono avere la massa di 1 milione di soli insieme.

Gli studi della NASA (Agenzia spaziale statunitense) indicano che ogni grande galassia ha un buco nero supermassiccio al centro.

La Via Lattea ospita un buco nero supermassiccio chiamato Sagittarius A, che ha una massa stimata di 4 milioni di soli.

L'ipotesi è che i supermassicci si siano formati all'origine dell'Universo, mentre le stelle sono il risultato della morte di una stella di supernova.

Buco nero
Nemmeno la luce sfugge alla gravità di un buco nero

Il Sole non dovrebbe trasformarsi in un buco nero perché non ha abbastanza energia per cambiare la gravità attuale.

Teoria del buco nero

Per molto tempo si è creduto che il velocità della luce era infinito. Tuttavia, nel 1676, Ole Roemer scoprì che la luce viaggia a velocità finita.

Questo fatto portò Laplace e John Michell, alla fine del XVIII secolo, a credere che potessero esistere stelle con un campo gravitazionale così forte che la velocità di fuga era maggiore della velocità del leggero.

IL Teoria della relatività Il generale di Albert Einstein presentava la forza di gravità come risultato della deformazione dello spaziotempo (spazio curvo). Ciò ha aperto la strada all'inquadramento teorico dell'esistenza dei buchi neri.

Einstein
Albert Einstein uno dei più grandi esploratori spaziali - NASA

Nello stesso anno della presentazione del famoso studio della teoria della relatività generale, il fisico tedesco Karl Schwarzschild trovato la soluzione esatta dell'equazione di Einstein per le stelle massicce e ha collegato i loro raggi ai loro paste. Così, ha dimostrato matematicamente l'esistenza di queste regioni.

Nei primi anni '70, Stephen Hawking iniziò la ricerca sulle caratteristiche dei buchi neri.

Come risultato della sua ricerca, ha previsto che i buchi neri emettono radiazioni che possono essere rilevate da strumenti speciali. La sua scoperta ha reso possibile lo studio dettagliato dei buchi neri.

Così, con lo sviluppo di telescopi che misurano gli emettitori di raggi X da sorgenti stellari, è diventato possibile osservare indirettamente i buchi neri.

Il buco nero del Sagittario A

Gli scienziati stimano che le galassie ellittiche e a spirale, come la Via Lattea, abbiano un buco nero supermassiccio. Questo è il caso del Sagittario A, che dista 26.000 anni luce dalla Terra.

L'eccesso di polvere cosmica nella galassia impedisce l'osservazione intorno a Sagittarius A. A differenza di altri corpi celesti, che emettono luce, i buchi neri non possono essere osservati con i soliti metodi. Pertanto, il lavoro viene svolto mediante onde radio e raggi X.

buco nero gigante

Il buco nero più grande è 12 milioni di volte più massiccio del Sole. La scoperta, fatta da scienziati cinesi dell'Università di Pechino, è stata rilasciata nel 2015.

Il buco nero è al centro di una galassia, proprio come i supermassicci.

Gli scienziati stimano che si sia formato 12,8 miliardi di anni terrestri fa e che abbia una quantità di luce 420 trilioni di volte maggiore del Sole.

Dalla collisione di due buchi neri è stato possibile dimostrare l'esistenza di onde gravitazionali.

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