Novembre 28, 2021

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Buchi neri: nulla può sfuggire da queste regioni dello spazio

I buchi neri – regioni nello spazio in cui la gravità è così forte che nulla può sfuggire – è un argomento caldo nelle notizie di questi giorni. Metà Premio Nobel per la Fisica 2020 È stato insignito del Roger Penrose Prize per il suo lavoro matematico che dimostra che i buchi neri sono una conseguenza inevitabile della teoria della gravità di Einstein. Andrea Ghez e Reinhard Genzel hanno condiviso la loro altra metà per dimostrarlo C’è un buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia.

I buchi neri fanno paura per tre ragioni. Se cadi in un buco nero lasciato quando una stella muore, verrà fatta a pezzi. E gli enormi buchi neri visti al centro di tutte le galassie hanno un appetito insaziabile. I buchi neri sono luoghi in cui le leggi della fisica sono oscurate.

Si prevede che i buchi neri si formino quando muore una stella massiccia. Dopo che il combustibile nucleare della stella si è esaurito, il suo nucleo collassa nello stato di materia più denso immaginabile, cento volte più denso del nucleo di un atomo. Questo è così denso che protoni, neutroni ed elettroni non sono più particelle separate. Poiché i buchi neri sono scuri, si trovano quando lo sono ruotano intorno a una normale stella. Le proprietà di una stella normale consentono agli astronomi di dedurre le proprietà del suo compagno oscuro, il buco nero.
È stato il primo buco nero confermato Cygnus X-1, la sorgente di raggi X più brillante nella costellazione del Cigno. Da allora, sono stati scoperti circa 50 buchi neri in sistemi in cui una stella ordinaria orbita attorno a un buco nero. Sono gli esempi più vicini di 10 milioni dovrebbero essere dispersi nella Via Lattea.
I buchi neri sono cimiteri di materia. Nulla può sfuggirgli, nemmeno la luce. Il destino di chiunque cada in un buco nero sarebbe una dolorosa “spagitazione”, un’idea promossa da Stephen Hawking nel suo libroInformazioni su data e ora. “Negli spaghetti, l’intensa gravità del buco nero si disintegrerà, separando le ossa, i muscoli, i tendini e persino le particelle. Come il poeta Dante descrisse le parole sopra le porte dell’inferno nel suo poema ‘Divina Commedia’: Per favore, tutti coloro che entrano qui.”

Un mostro affamato in ogni galassia

Negli ultimi 30 anni, le osservazioni effettuate con il telescopio spaziale Hubble hanno dimostrato che Tutte le galassie hanno buchi neri al centro. Le galassie più grandi contengono buchi neri più grandi.

La natura sa come creare buchi neri su una gamma sorprendente di masse, da cadaveri stellari di massa poche volte quella del Sole a mostri decine di miliardi di volte più grandi. È come la differenza tra la mela e la Grande Piramide di Giza.

Proprio l’anno scorso, gli astronomi hanno pubblicato un file La prima immagine di un buco nero E l’orizzonte degli eventi, un mostro da 7 miliardi di massa solare al centro della galassia ellittica M87.

È più di mille volte più grande del buco nero nella nostra galassia e i suoi scopritori hanno ricevuto il premio Nobel di quest’anno. Questi buchi neri sono scuri per la maggior parte del tempo, ma quando la loro gravità attira stelle e gas vicini, eruttano in un’intensa attività e pompano una quantità enorme di radiazioni. I buchi neri supermassicci sono pericolosi sotto due aspetti. Se ti avvicini troppo, la pura gravità ti risucchierà. E se è nella fase di quasar attiva, sarà esposto a radiazioni ad alta energia.

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Quanto è luminoso il quasar? Immagina di essere sospeso di notte su una grande città come Los Angeles. Quasi 100 milioni di luci provenienti da automobili, case e strade cittadine corrispondono alle stelle della galassia. In questa analogia, un buco nero nel suo stato attivo è come una fonte di luce di un pollice nel centro di Los Angeles che eclissa la città di un fattore di centinaia o migliaia. I quasar sono le cose più luminose dell’universo.

I buchi neri supermassicci sono strani

Il Il più grande buco nero mai scoperto Pesa 40 miliardi di volte la massa del Sole, o 20 volte la dimensione del Sistema Solare. Mentre i pianeti esterni nell’orbita del nostro sistema solare ruotano una volta ogni 250 anni, questo oggetto più massiccio ruota una volta ogni tre mesi. La sua punta esterna si muove alla metà della velocità della luce. Come tutti i buchi neri, i buchi massicci sono schermati dalla vista da orizzonte degli eventi. nelle loro posizioni Una singolarità è un punto nello spazio in cui la densità è infinita. Non possiamo capire l’interno di un buco nero perché le leggi della fisica sono infrante. Il tempo si congela all’orizzonte degli eventi e la gravità diventa infinita alla singolarità.

La buona notizia sui buchi neri massicci è che puoi sopravvivere cadendo in un singolo buco. Sebbene la sua gravità sia più forte, la forza di espansione è più debole di quella di un piccolo buco nero e non ti ucciderà. La cattiva notizia è che l’orizzonte degli eventi segna il bordo di una scogliera. Nulla può sfuggire all’interno dell’orizzonte degli eventi, quindi non puoi scappare o riportare la tua esperienza.

Secondo Stephen Hawking, i buchi neri esistono evapora lentamente. Nel lontano futuro dell’universo, molto tempo dopo che tutte le stelle sono morte e le galassie sono state tenute nascoste dall’espansione cosmica in accelerazione, i buchi neri saranno gli ultimi oggetti sopravvissuti.
Ci vorranno i buchi neri più densi Un numero inimmaginabile di anni per evaporare, stimato come 10 alla centesima potenza, o 10 seguito da 100 zeri. Le cose più spaventose dell’universo sono quasi eterne.

Chris Embi È il Distinguished Professor of Astronomy presso l’Università dell’Arizona.

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