I buchi neri

Materie:Appunti
Categoria:Astronomia

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I buchi neri (in inglese black holes) sono stati previsti dalla teoria della relatività generale di Einstein nel 1915; lo spazio-tempo è in loro così molto curvo che da un buco nero non può uscire luce né qualsiasi altra tipo di segnale e non può venire espulsa materia; tutto ciò che cade in un buco nero perde la sua identità conservando solo la massa, la carica e la quantità di moto angolare e lineare, perciò due buchi neri che abbiano uguali queste quantità sono indistinguibili. Le dimensioni di un buco nero sono definite da quelle della superficie sferica, detta orizzonte assoluto dell'evento, che segna il confine tra le regioni interne, da cui non possono uscire segnali, e quelle esterne. Queste dimensioni sono proporzionali alla massa del buco nero stesso. La massa minima di un buco nero è pari a circa tre volte quella solare, ma si pensa che possano esistere nel nucleo di particolari galassie buchi neri di massa molto maggiore, fino a un milione o a un miliardo di masse solari. E' difficile spiegare la fisica di un buco nero, ancor più complicato è spiegare come esso si forma per effetto del collasso gravitazionale di una stella, probabilmente una gigante rossa il cui raggio si riduce a poche decine di chilometri. Per quanto riguarda la parte sperimentale, si pensa di poter dedurre, per via indiretta, la presenza di buchi neri nei sistemi di stelle doppie o multiple, grazie all'influenza che la loro presenza esercita sul moto degli altri corpi. La presenza di un buco nero è stata ipotizzata nella sorgente Cygnus X-1 che è interpretata come formata da un sistema binario con elemento con masse comprese tra 9 e 15 masse solari. Sono state poi individuate sette sorgenti X variabili nel tempo quasi certamente associate ad ammassi globulari; un'altra sorgente X è forse prossima al centro del nucleo galattico. È stato proposto in via ipotetica che le sette sorgenti X negli ammassi globulari siano collegate alla presenza di buchi neri massicci (da 100 a 1.000 volte la massa del Sole). La questione è stata oggetto di discussioni ed è lungi dall'essere definita. L'esistenza di forti campi gravitazionali dovuti alla presenza di buchi neri dovrebbe accelerare a gran velocità la materia diffusa tra le stelle dell'ammasso e riscaldarla per collisione a temperature così elevate da attivare un'emissione X. È stato dimostrato che la distribuzione spaziale delle stelle nelle vicinanze del buco nero sarebbe alterata per dar luogo a un anomalo addensamento di stelle e a una conseguente intensificazione dell'emissione luminosa dalla regione centrale. Le osservazioni però non sono agevoli perché i nuclei sono difficilmente risolubili in stelle e l'effetto cercato non è grande. Riguardo al nucleo della Galassia, distante circa tre × 104anni luce dal Sole, poco si sa a causa dell'elevato assorbimento della radiazione dovuto alla presenza di materia diffusa sul piano galattico. Nonostante le molte ricerche compiute e le conoscenze già acquisite, numerosi sono ancora i problemi aperti sulla struttura e sulla storia evolutiva del nucleo galattico. Tra l'altro è stato ipotizzato che la Galassia contenga un buco nero centrale di qualche milione di masse solari in un volume del diametro di qualche unità astronomica.
La prima prova sperimentale convincente dell'esistenza effettiva dei buchi neri è stata fornita nel 1997 dal telescopio orbitante “Hubble”, con le sue osservazioni della galassia M87: al centro dell'ammasso stellare il buco nero è evidenziato da un mulinello di gas con un diametro di circa 500 anni luce. Quanto più le stelle si avvicinano a quel centro, tanto più la loro velocità aumenta: proprio dal rilevamento di quest’aumento di velocità si può dedurre la presenza di un oggetto non visibile in grado di esercitare una forte attrazione gravitazionale.

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