Il buco nero è il fenomeno più misterioso e insolito dell’Universo. Nelle profondità del suo spazio sono nascosti molti segreti che l’umanità non è ancora in grado di comprendere.
- Cos'è un "buco nero"?
- Perché il "buco nero" ha preso questo nome?
- Che configurazione ha un buco nero?
- Qual è la struttura strutturale di un buco nero?
- Che tipi di buchi neri esistono?
- Quanti buchi neri ci sono nella Galassia?
- Qual è il buco nero più grande?
- Per quale scopo vengono studiati i buchi neri e quanti di essi sono stati scoperti?
- Cosa può succedere quando cadi in un buco nero?
- I buchi neri si scontrano tra loro?
- Esiste una minaccia di distruzione dell'Universo quando i buchi neri si risvegliano?
Le proprietà fisiche di questi oggetti spaziali sono considerate incomprensibili e strane. Dal punto di vista scientifico hanno sempre suscitato grande interesse tra gli astronomi e i fisici di tutto il mondo.
Grazie alle ultime tecnologie, oggi è possibile non solo sviluppare un’ampia varietà di teorie scientifiche che suggeriscono la struttura di un buco nero, ma anche applicarle con successo nella pratica.
Gli astrofisici sono stati recentemente in grado di ottenere la prima immagine di questa formazione spazio-temporale unica.
Cos’è un “buco nero”?
Nonostante un nome così misterioso, i buchi neri, in termini di caratteristiche e composizione strutturale, sono tra gli oggetti cosmici più semplici dell’Universo. Hanno solo due parametri fondamentali: massa specifica e velocità di rotazione.
Nella scienza astrofisica esiste l’ipotesi che questo fenomeno sia il processo finale della trasformazione evolutiva di una stella. Nell’ultima fase della vita del corpo celeste, si verifica un’esplosione, a seguito della quale appare un buco nero nella sua parte centrale. Gli astrofisici chiamarono la nuova formazione cosmica così ottenuta “l’orizzonte degli eventi”.
Vale la pena sapere che questo oggetto non ha un guscio fisico. Serve solo la parte dello spazio situata ad una certa distanza dalla zona centrale, nella quale non vi è alcuna influenza delle forze gravitazionali.
Quando oggetti cosmici o luce entrano nell’orizzonte degli eventi, non saranno mai in grado di fuggire dal buco nero a causa dell’influenza di un forte campo gravitazionale su di loro.
Perché il “buco nero” ha preso questo nome?
Questo fenomeno spazio-temporale è chiamato così perché è capace di assorbire completamente le onde luminose. Pertanto, non può essere visto a livello visivo.
Un buco nero può essere visto solo a una condizione, quando vicino all’orizzonte degli eventi c’è un guscio di una sostanza speciale, ad esempio il gas.
Questo oggetto può ancora essere visto chiaramente poiché assorbe materia ed energia da una stella vicina.
Non esistono altri metodi per rilevare un buco nero, poiché non può essere visto utilizzando nessuno strumento.
Tuttavia, nonostante la capacità dei buchi neri di assorbire completamente l’energia luminosa senza rifletterla in alcun modo, gli scienziati suggeriscono che questi oggetti spaziali abbiano ancora la proprietà di emettere luce.
Durante la loro esistenza sono in grado di inviare nello spazio alcune particelle del tipo più semplice. La maggior parte di esse sono onde elettromagnetiche fotoniche.
Nel suo aspetto fisico, questo fenomeno può essere considerato come un’evaporazione graduale. Tuttavia, la sua esistenza è considerata solo un’ipotesi teorica non confermata, che negli ambienti scientifici viene chiamata “radiazione di Hawking“.
I buchi neri possono essere notati solo quando entrano in contatto tra loro, poiché questo processo è accompagnato dall’emissione di onde luminose visibili di gravità.
La formazione di questi fenomeni cosmici dipende principalmente dalla loro massa specifica. Su questa base, i buchi neri sono divisi in diversi gruppi: massicci – la loro massa è milioni di volte maggiore di quella del sistema solare e circumsolari – con un peso leggermente maggiore della massa del Sole.
Le dimensioni dello spazio di un buco nero sono direttamente proporzionali al valore della sua massa specifica. Maggiore è l’indicatore del peso di questo oggetto, maggiore è il parametro della larghezza dell’orizzonte degli eventi.
Sulla base di studi sperimentali, gli astrofisici hanno dimostrato l’ipotesi teorica secondo cui i buchi neri della categoria circumsolare sono piuttosto antichi e presumibilmente si sono formati nelle fasi dell’origine dell’Universo.
Molto probabilmente si sono formati a causa del processo di compressione di stelle con parametri maggiori della dimensione del sistema solare di circa 50 volte. Non appena la fase di riduzione della stella fu completata, questa esplose, formando un buco nero nella zona centrale.
I buchi neri appartenenti alla varietà massiva sono solitamente prodotti da enormi nubi di gas. Hanno una massa abbastanza sufficiente per formare giganteschi buchi neri e un peso elevato, che supera milioni di volte la massa del sistema solare.
Il materiale chiave per la formazione di questo buco nero era una nuvola di gas, compressa fino a dimensioni minime. Esiste anche un’ipotesi secondo cui questo fenomeno celeste nella Via Lattea si è formato a causa dell’esplosione di una stella di enormi dimensioni.
Il Sagittario Un buco nero e la Via Lattea attirano costantemente vari oggetti o materia dallo Spazio mentre attraversano i confini dell’orizzonte degli eventi. A causa di ciò, le dimensioni del buco nero diventano gradualmente più grandi.
Che configurazione ha un buco nero?
Ogni buco nero che esiste nello spazio può ruotare attorno al proprio asse. Allo stesso tempo, la forma e l’aspetto di questi oggetti dipendono in gran parte dal limite di velocità.
Se un buco nero ruota lentamente, avrà una configurazione sferica. Se ruota alla massima velocità possibile, in questo caso il suo polo si appiattisce e assume una forma ovale. Oggi non esiste alcuna tecnologia per poter determinare l’esatta configurazione di questi oggetti spaziali.
Gli astrofisici di tutto il mondo stanno facendo molti tentativi per identificare cosa si trova all’interno dello spazio dei buchi neri. Ma finora nessuno è riuscito a scoprirlo.
È noto che le leggi della fisica non possono operare nella parte centrale di un buco nero. È stato dimostrato anche il fatto che la curvatura dello spazio esterno tende all’infinito.
Attualmente, l’ipotesi più fondata è la posizione di una singolarità nel mezzo di un buco nero.
Qual è la struttura strutturale di un buco nero?
L’Orizzonte degli eventi è un confine speciale, attraversato il quale qualsiasi oggetto si troverà nel campo gravitazionale.
La singolarità è uno speciale riempimento interno di un buco nero. Gli scienziati non sono ancora riusciti a determinare in cosa consiste. L’unica cosa che è stata scoperta è stata la presenza di una distorsione dello spazio e del tempo al suo interno, nonché l’assenza dell’azione delle leggi fisiche.
Quando un buco nero ruota, nella zona vicino all’orizzonte degli eventi si forma un’ergosfera. Gli oggetti spaziali all’interno si muovono nella sua stessa direzione.
In questo caso, si osserva una forza di attrazione insignificante. Ma ciò non è sufficiente per la possibilità di trascinare queste questioni nella regione della singolarità. Per questo motivo gli oggetti circostanti escono liberamente dallo spazio dell’ergosfera.
Maggiore è il peso del buco nero, minore è la sua densità. Questo fattore è spiegato dal fatto che all’aumentare del peso di questo oggetto, aumenta corrispondentemente il volume del suo spazio.
Che tipi di buchi neri esistono?
Durante l’esplorazione dello spazio, gli astronauti sono stati in grado di identificare diversi tipi di buchi neri. Ognuno di essi ha le sue caratteristiche e proprietà.
Buchi neri di massa stellare
Questo tipo di buco nero si forma a causa della combustione dell’energia del carburante nelle stelle. Se i processi termonucleari si fermano all’interno di questi corpi celesti, si raffreddano e si contraggono a causa della potente gravità.
Quando questo processo viene interrotto in qualsiasi fase, i buchi neri si trasformano in stelle di neutroni. Con continue tali azioni, le stelle si trasformano in buchi neri attraverso le forze gravitazionali.
Buchi neri supermassicci
Questi buchi neri si distinguono per la loro massa enorme e le dimensioni su larga scala. Inoltre, in precedenza si presumeva che i loro parametri fossero molto più piccoli.
Ad esempio, secondo la prima versione, la massa del buco nero M87, situato nella parte centrale della galassia, era pari a 3 miliardi di masse del sistema solare. Tuttavia, dopo un esame più attento, si è scoperto che questa cifra è molto più alta.
Per poter ruotare i corpi stellari nella vastità dello spazio, un buco nero deve avere una massa specifica pari a 6,5 miliardi di masse del sistema solare.
Gli scienziati sono stati in grado di scoprire che enormi buchi neri si trovano principalmente nella zona centrale della Galassia e ne fungono il nucleo.
Buchi neri primordiali
La presenza di questi oggetti cosmici nello spazio dell’Universo è oggi un fatto non dimostrato. Esiste una versione secondo cui tali varietà di buchi neri si sono formate nella fase di nascita della Galassia nella materia superdensa dei campi gravitazionali, con la loro forte vibrazione e a causa di una violazione dell’omogeneità.
Se assumiamo la reale esistenza dei buchi neri primordiali, molto probabilmente hanno un peso insignificante, che è inferiore alla massa del Sole.
Buchi neri quantistici
Questi oggetti spaziali potevano formarsi solo a causa di reazioni nucleari, accompagnate dal rilascio di un’enorme quantità di energia, circa più di 10^26 eV. Ma oggi l’umanità non è ancora riuscita a superare questa cifra. Per questo motivo, i buchi neri quantistici esistono solo nella versione teorica degli scienziati.
Esiste un’ipotesi che questi fenomeni possano formarsi durante la collisione di elementi protonici, a seguito della quale verrà rilasciata una grande quantità di energia e si formerà un massimo, costituito da particelle del tipo più semplice.
Quando durante questo processo si osserva un elevato livello di rilascio di pEe, a causa di esso si formerà un oggetto chiamato “buco nero” con un raggio di circa 10^-35 me un peso di 10^-5 g. Maximon appartiene a la categoria delle particelle elementari con la massa massima.
Quanti buchi neri ci sono nella Galassia?
Il processo di rilevamento dei buchi neri è molto complesso. Implica l’osservazione a lungo termine della Galassia e dello Spazio al fine di raccogliere quante più informazioni e dati possibili.
Inoltre, un numero significativo di buchi neri rimane inosservato finché non inizia ad assorbire la materia situata nello spazio circostante.
Nella zona della Via Lattea è stato possibile registrare la presenza di circa 10 di questi oggetti. Sono costantemente monitorati. Ma nella vastità di questo spazio galattico potrebbe esserci un numero enorme di buchi neri di dimensioni completamente diverse, dal piccolo al supergrande.
All’interno della Via Lattea ci sono circa 400 milioni di stelle, che hanno una massa elevata per trasformarsi in buchi neri.
Nel 2005, gli astronauti hanno scoperto un corpo eterogeneo che si muoveva lentamente nella parte centrale della Galassia. I dati ottenuti da tali studi indicano la presenza di almeno 20.000 buchi neri in questa zona della Via Lattea.
Recentemente, scienziati giapponesi hanno scoperto uno strano oggetto spaziale situato vicino al buco nero “Sagittario A”, con un peso specifico di 100.000 masse solari e un diametro di 0,3 anni luce. Questo corpo celeste potrebbe anche rivelarsi un buco nero.
Qual è il buco nero più grande?
Questo corpo celeste si trova a una distanza di 12 miliardi di anni luce dal Sole. La sua massa è pari a 40 miliardi di masse solari, e il suo diametro è di circa 0,025 anni luce. L’età di questo buco nero è di circa 12 miliardi di anni, il che significa che si è formato 1,5 miliardi di anni dopo la formazione della Galassia.
Dopo aver studiato questo oggetto in dettaglio, gli scienziati hanno concluso che la sua potenziale risorsa è abbastanza sufficiente fino alla completa scomparsa dell’era dei buchi neri. Inoltre, potrebbe essere l’ultimo fenomeno simile nello spazio.
In questo caso si presuppone una delle fasi dello sviluppo della Galassia, durante la quale può verificarsi uno scenario di estinzione di quasi tutte le stelle dell’Universo e la trasformazione di molte di esse in buchi neri.
Per quale scopo vengono studiati i buchi neri e quanti di essi sono stati scoperti?
Gli astronomi di tutto il mondo studiano i buchi neri per determinare molte importanti caratteristiche dell’Universo. Tali corpi celesti spesso fungono da nuclei galattici. Inoltre, questi oggetti vengono utilizzati per ruotarli.
Quando i buchi neri si scontrano tra loro, vengono generate alcune onde gravitazionali.
Anche lo spazio interno di questi oggetti è di grande interesse per gli scienziati, poiché non obbediscono completamente alle leggi fisiche generalmente accettate. Lo studio dei buchi neri aiuta a determinare le caratteristiche fondamentali della struttura dello spazio esterno.
Attualmente gli scienziati sono riusciti a scoprire e studiare in dettaglio fino a 20 oggetti celesti con proprietà simili.
Tuttavia, i dati ottenuti non sono del tutto sufficienti per fornire argomenti probatori per classificarli come buchi neri.
Cosa può succedere quando cadi in un buco nero?
Quando una persona si ritrova presumibilmente all’interno di un buco nero, lui, come qualsiasi oggetto, sarà soggetto all’influenza di un potente campo gravitazionale.
In uno spazio del genere, gli oggetti iniziano ad appiattirsi e ad allungarsi fino a dividersi in atomi e fondersi in una singolarità.
In molti libri e film di fantascienza, i buchi neri sono usati come portali temporali speciali. Ma in realtà, attraverso di loro, è impossibile entrare in un’altra dimensione o zona spaziale.
I buchi neri si scontrano tra loro?
Se due stelle situate a piccola distanza l’una dall’altra si trasformano in buchi neri, in questo caso possono effettivamente scontrarsi quando si avvicinano.
Questo fenomeno può verificarsi anche a causa della fusione delle galassie. Durante questo processo, entrambi i buchi neri, costituiti da un gran numero di stelle, hanno un’alta probabilità di trovarsi vicini l’uno all’altro e successivamente di scontrarsi.
Tuttavia, questo fattore non viene osservato così spesso, circa una volta ogni due miliardi di anni.
Quando i buchi neri si scontrano, avviene una fase graduale della loro fusione, che dura circa vent’anni, durante i quali i buchi neri si trasformano in uno solo. Al loro interno si verificano anche mescolanze e singolarità.
In linea di principio, a causa della collisione di questi corpi celesti nello spazio, si forma un buco nero di enormi dimensioni.
Esiste una minaccia di distruzione dell’Universo quando i buchi neri si risvegliano?
La caratteristica principale dei buchi neri è l’assenza di qualsiasi manifestazione. È noto che tali oggetti possono essere notati solo dai segni del loro assorbimento di sostanze cosmiche che, scomparendo nelle loro profondità, iniziano a emettere potenti onde luminose. Grazie a questa luce è possibile rilevare i buchi neri nella fase in cui assorbono varie materie celesti.
I buchi neri “dormienti” vengono rilevati solo trovando stelle compagne vicino a loro. Questo metodo classico per il rilevamento di oggetti invisibili è utilizzato da decenni.
Proprio di recente, gli astronomi utilizzando il telescopio spaziale Gaia hanno individuato due buchi neri vicino al sistema solare. Uno di loro si trovava a una distanza di 3800 anni luce dal Sole e l’altro a 1560 anni luce.
Il telescopio è riuscito a registrare la loro certa oscillazione, dovuta ai vicini buchi neri poco appariscenti.
Entrambi i buchi neri scoperti sono piuttosto grandi, circa 10 volte più grandi del sistema solare. Sono molto vicini alla Terra. Questi sono oggetti spaziali terribilmente enormi. Molti si chiedono: rappresentano un pericolo per l’Universo?
Gli esperti rispondono affermativamente a questa domanda. La caratteristica principale di un buco nero è la capacità di risucchiare dentro di sé tutti gli oggetti che non possono resistere alle sue forze di attrazione gravitazionale. Qualsiasi materia che cade in un buco nero scompare per sempre nel suo spazio.
Pertanto, possiamo concludere che i buchi neri, ovviamente, sono pericolosi per l’Universo, indipendentemente dalle loro dimensioni: giganti o piccole.
