I buchi neri

Materie:Appunti
Categoria:Astronomia

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I BUCHI NERI

Da quando il fisico americano John Wheeler, alla fine degli anni ’60, ha inventato l’espressione buco nero, questi enigmatici oggetti non hanno fatto altro che crescere d’importanza sia per gli astronomi sia per il pubblico. È forse diventato l’argomento astronomico più discusso, l’oggetto di molto teorizzare nonché di congetture alquanto confuse.
Quando le stelle a grandissima massa (maggiore di 25 masse solari) concludono la loro esistenza, il processo di supernova le lascia con un nucleo con una massa residua maggiore del limite di Schwarzschild (3,2 masse solari).
A questo punto neanche la trasformazione della stella in una stella di neutroni riesce a impedire il collasso completo e la stella precipita sempre più su se stessa. Una situazione particolare si ha quando la massa in contrazione raggiunge un determinato raggio (raggio gravitazionale di Schwarzschild) al di sotto del quale neanche i raggi luminosi possono fuggire via.
Tale raggio è dato da:

dove “G” è la costante di gravitazione universale, “M” la massa e “c” la velocità della luce. A questo punto si ha la formazione di un buco nero, un oggetto non osservabile in linea di principio poiché è completamente nero, ma capace di attrarre le masse vicine.
Con un piccolo calcolo si osserva che il raggio gravitazionale di Schwarzschild, per una stella di 1 massa solare, è di circa 3 km. Se il nostro Sole inesplicabilmente collassasse, formando un buco nero, i pianeti continuerebbero comunque a orbitare attorno a esso come nulla fosse, poiché la forza gravitazionale dipende dalla massa e dalla distanza e non dalle dimensioni della massa.
Quindi i buchi neri non catturano la materia circostante come se fossero degli incredibili aspirapolvere, dato che la forza gravitazionale a una data distanza da un buco nero è la stessa di un qualunque corpo sferico di uguale massa.
La superficie sferica attorno al buco nero, posta alla distanza del raggio gravitazionale di Schwarzschild, è denominata orizzonte degli eventi. Una volta dentro l’orizzonte degli eventi, la materia perde completamente contatto con il resto dell’Universo.
Ma allora com’è possibile accertare l’esistenza dei buchi neri? I satelliti artificiali hanno scoperto in più punti del cielo, e specialmente nella costellazione del Cigno, un’emissione nella lunghezza d’onda X, che sembra associata a una sorta di spiraleggiamento vorticoso di materia attorno a un punto.
Sembra che la stella supergigante blu Cygnus X-1 sia lacerata e risucchiata dalla tremenda forza gravitazionale di un’altra stella invisibile che le si trova accanto. Molti astronomi pensano che questa stella “invisibile”, con massa compresa tra 8 e 18 volte quella del Sole, sia in realtà un buco nero.
Naturalmente non mancano gli scettici, come in tutte le teorie scientifiche, perché il complesso degli argomenti necessario a determinare la massa dell’oggetto oscuro è piuttosto intricato e discutibile.
Tuttavia i buchi neri sono previsti dalle teorie astrofisiche, anche se a causa della loro tremenda densità le leggi classiche della fisica cessano di valere e si deve ricorrere alla fisica relativistica.
Per questo motivo i buchi neri, insieme alla stelle di neutroni, sono denominati oggetti relativistici.

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