Buchi Neri

Video spettacolare realizzato dall’European Southern Observatory (ESO) che mette in luce il buco nero al centro della nostra galassia, Sagittarius A* e come hanno fatto a trovarlo.

Buchi Neri

Mostruosi oggetti galattici dalla densità così elevata che neanche la luce riesce a sfuggire dal loro interno. Questi giganti stellari hanno e fanno tuttora parlare moltissimo fisici, cosmologi, filosofi… chiunque. In questa pagina scopriremo cosa sono e perchè sono importanti sia a livello teorico che astronomico.


Cos’è un Buco Nero?

In astrofisica, un buco nero è un corpo celeste con un campo gravitazionale così intenso da non lasciare sfuggire né la materia, né la radiazione elettromagnetica […]

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Come da definizione, un buco nero ha un campo gravitazionale estremo (dovuto ad una concentrazione di una massa enorme in un volume ristretto) che non permette a nulla di uscire. Il Buco Nero è il risultato di una stella massiccia che giunta alla morte collassa su se stessa (in pratica la pressione dei gas interni non compensa più la gravità della stella stessa) generando tale oggetto galattico. Il luogo entro il quale un oggetto è “intrappolato” in un buco nero viene chiamato orizzonte degli eventi mentre il minuscolo punto centrale dell’oggetto galattico è detto singolarità.

Al di fuori dell’orizzonte degli eventi un disco di accrescimento è formato dal gas stellare che orbita a velocità elevatissime intorno al buco nero.

Rappresentazione dell’ESO con i particolari di un buco nero, più avanti approfondiremo il getto relativistico.

Come si forma un Buco Nero?

Prima di parlare di come si forma un buco nero bisogna suddividerli in buchi neri stellari (con una massa dalle 3 alle 30 masse solari) e buchi neri supermassicci (da 106 masse solari in poi).

Analizziamo prima i buchi neri stellari:

Partiamo da una stella abbastanza grande, diciamo almeno 3 masse solari. Quando la stella esaurisce le sue riserve di idrogeno necessarie alla fusione nucleare che avviene nel nucleo, essa non potrà più far fronte alla gravità esercitata su se stessa (vedi anche: Relatività generale di Einstein). Si verifica quindi un collasso gravitazionale, la stella si contrae ed esplode generando una supernova che lascia però una piccola regione estremamente densa come risultato (oltre ad un’affascinante spettacolo di gas colorati), il buco nero è nato.

Immagine di una Supernova

Per quanto riguarda invece i buchi neri supermassicci, essi sono molto più misteriosi: si pensa che quasi ogni galassia ne abbia al centro uno come motore galattico (nella nostra galassia il buco nero centrale è Sagittarius A*), ma la natura di questi mostri è per ora ignota.


Perchè sono così importanti i Buchi Neri?

Le domande che riguardano questi oggetti non sono solo astronomiche (ad es. cosa succede se cado in un buco nero? cosa succede alle stelle vicine?), ma riguardano molto anche la teoria: è proprio nella singolarità di un buco nero che le leggi della relatività generale non funzionano più (come fa un oggetto ad avere densità infinita?), ed è qui che è ancora più necessaria una teoria del tutto che spieghi l’universo in ogni scala. In pratica, se conoscessimo davvero quello che succede dentro al buco nero potremmo risolvere anche questo gran mistero su cui i fisici si sono bloccati.


Cosa succederebbe se cadessimo in un Buco Nero?

Ci sono diverse teorie, in parte dipende dal tipo di buco nero (se stellare o supermassiccio), ma gli scienziati sono d’accordo su alcuni fenomeni:

  1. Orizzonte degli eventi: Passato questo punto verremmo risucchiati nel buco nero senza poter tornare indietro. Non esiste nessun tipo di forza in grado di tirarci fuori da questo continuo “orbitare” cadendo all’interno dell’oggetto.
  2. Il tempo rallenta: O meglio, rallenta per chi ci sta osservando da fuori. Probabilmente ci vedrebbe orbitare sempre più lentamente intorno al buco nero con un progressivo rallentamento temporale. Per noi invece il tempo scorrerebbe come sempre.
  3. Spaghettificazione: Questo simpatico termine indica che a causa dell’estrema situazione, la gravità sui piedi sarebbe molto maggiore rispetto che alla nostra testa, ne consegue un “allungamento” del nostro corpo fino a farci in brandelli.

Una volta arrivati alla singolarità, beh qui si può viaggiare solo con la fantasia (per ora).

Attenzione però: i buchi neri non sono aspirapolveri spaziali, intorno possono orbitarci tranquillamente stelle o addirittura pianeti (ad es. come raffigurato nel film interstellar) poichè solo passato l’orizzonte degli eventi si verrebbe risucchiati.

Nel film Interstellar troviamo diversi pianeti che orbitano intorno a Gargantua, il buco nero stellare.

Cos’è il “getto relativistico” di un Buco Nero?

Il getto relativistico è un getto di plasma molto potente, generato dal buco nero stesso in entrambe le direzioni. Si pensa che tale getto derivi dalla distorsione del campo magnetico nel disco di accrescimento (fuori dall’orizzonte degli eventi). La composizione e come si forma è oggetto di un’ampia discussione nel mondo scientifico, ma rimane comunque uno spettacolo affascinante.

Non tutti i Buchi Neri hanno un getto relativistico, in genere si associa ai supermassicci o ai quasar (galassie attive con un enorme buco nero al centro superluminose).

Dal simulatore Space Engine, una rappresentazione del getto relativistico di Sagittarius A*. Le curve che lo circondano sono le orbite delle stelle che passano vicino al gigante massiccio.

Abbiamo mai osservato un buco nero direttamente?

La risposta è SI, nel 2019 il team dell’Event Horizon Telescope coordinato dall’astronomo Sheperd S. Doleman ha ottenuto da un’enorme quantità di dati la prima immagine di un buco nero. Si tratta precisamente del supermassiccio all’interno della galassia Messier87. Il team ha sfruttato i migliori telescopi e radiotelescopi di tutto il mondo connessi in simultanea per realizzare questo grande obbiettivo. Se ti interessa scoprire come hanno fatto ti consiglio il libro “L’Ombra di Einstein“, scritto da un giornalista che ha seguito le vite del leader e collaboratori del progetto Event Horizon Telescope.

L’immagine realizzata nel 2019 dall’Event Horizon Telescope

Cosa NON si sa dei Buchi Neri?

Non ti direi una bugia se ti dicessi che si sa pochissimo, nonostante abbiamo fatto passi da gigante negli ultimi anni molti interrogativi rimangono aperti: Riusciremo in un futuro a mandare una sonda nel buco nero più vicino a noi? Cosa rileverebbe? Cos’è la singolarità? Dove finisce tutta la materia che finisce in un buco nero? Insomma le domande sono molte e sembra che servirà ancora parecchia innovazione tecnologica per poter dare una risposta.

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