Cosa sono i buchi neri?

Un buco nero è una regione dello spazio in cui il campo gravitazionale è così forte che qualsiasi cosa giunga nelle vicinanze viene attratta e catturata, senza possibilità di sfuggire all’esterno. In teoria si puòparagonare un buco nero ad una Stella, caratterizzata da una massa dieci volte superiore a quella del Sole, che si contrae, aumenta la sua densità e crolla sotto il proprio peso concentrando la propria massa in un unico punto detto, appunto, buco nero.

Il buco nero formatisi è caratterizzato da una gravità talmente forte da far perdere la propria identità e la propria luce a qualsiasi segnale luminoso o particella attratti, impedendone la “fuga” e rendendo il corpo interessato totalmente invisibile a qualsiasi osservazione.

Nemmeno un raggio di luce è in grado di sfuggire alla “cattura” di un buco nero, nonostante la luce abbia una velocità elevata: questo si verifica perché il buco nero, non essendo in grado di emettere radiazione, non può essere visto essendo totalmente oscuro.

È doveroso però precisare che i buchi neri, gli oggetti universali in grado di implodere su sé stessi ma mai di esplodere, non catturano tutto ciò che sta intorno a loro ma riescono ad “inghiottire” solo i corpi che sono più vicini: questo avviene perché l’attrazione gravitazionale è inversamente proporzionale alla distanza del corpo considerato.

Origine dei buchi neri

Lo scienziato era diventato celebre per numerose sue teorie e studi di astrofisica, matematica e cosmologia. Suo il best seller “Dal big bang ai buchi neri. Breve storia del tempo”. Ecco alcune spiegazioni delle sue teorie dagli scienziati dell’osservatorio astronomico INAF di Padova.

«Per quanto difficile possa essere la vita, c’è sempre qualcosa che è possibile fare: guardate le stelle invece dei vostri piedi». E’ una delle tante citazioni che, in queste ore, da tutto il mondo stanno arrivando sui social network per ricordare, ringraziare o semplicemente salutare il matematico, cosmologo e astrofisico Stephen Hawking, morto a 76 anni.

Nominato a soli 32 anni alla Royal Society, l’istituzione accademica più prestigiosa del Regno Unito, tra il 1965 e il 1970 elabora alcune delle più conosciute teorie che spiegano l’evoluzione dell’universo, dedicandosi poi allo studio dei buchi neri e occuparsi di divulgazione con quello che diventerà il suo best seller, Dal big bang ai buchi neri. Breve storia del tempo.

COS’È UN BUCO NERO – Ma cosa sono, questi buchi neri? «Se una stella è molto massiccia, più di 6-7 volte il Sole, quando esplode come supernova dà luogo all’oggetto più strano e affascinante del cosmo: un buco nero» spiega il sito dell’osservatorio astronomico INAF di Padova.

«Il nucleo della stella crolla sotto il proprio peso e non riesce a controbilanciarlo nemmeno comprimendosi al massimo. Niente può fermare la caduta della materia verso il centro della stella, finché l’intera massa del nucleo non si concentra in un unico punto – sottolinea la struttura dell’Istituto nazionale di astrofisica -. L’oggetto che si forma, il buco nero, è qualcosa di così strano e così estremo che non può essere descritto con le leggi della fisica che valgono sulla Terra».

GRAVITA’ – «La gravità di un buco nero, infatti, è così grande da comprimere la materia che lo compone fino ad una densità praticamente infinita» e si trova «in uno stato fisico a noi sconosciuto. La forza di attrazione gravitazionale di un buco nero è immensa: qualunque cosa che gli passi troppo vicino viene catturata e vi cade dentro, senza poterne più uscire. Nemmeno un raggio di luce, che è la cosa più veloce che esista in natura, può sfuggire a questo mostro: non potendo emettere radiazione, esso è completamente oscuro e non può essere ‘visto».

«Attenzione però – avvertono gli esperti -. Spesso si pensa che un buco nero possa inghiottire tutto quello che gli sta intorno: in realtà, l’attrazione gravitazionale che esso esercita su un corpo dipende dalla distanza del corpo stesso: solo se un corpo si avvicina troppo viene catturato da questo gigantesco imbuto spaziale».

LA LUCE – E ancora: «Come per ogni stella o pianeta, anche per il buco nero si può definire la velocità di fuga di un corpo ad una certa distanza ‘R’: si tratta della minima velocità che un oggetto posto alla distanza ‘R’ deve avere per poter sfuggire all’attrazione gravitazionale del buco nero. Allo stesso modo, possiamo definire la minima distanza ‘R’ alla quale un oggetto dotato di una certa velocità può ancora sfuggirgli».

«Per un raggio di luce, questa distanza identifica una specie di “superficie” del buco nero, anche se in realtà il buco nero non ha dimensioni. La superficie prende il nome di ‘orizzonte degli eventi’: un raggio di luce che passa subito al di fuori di questa regione – continuano gli scienziati – viene incurvato molto fortemente dalla forza gravitazionale del buco nero, ma riesce a proseguire il suo cammino. Se invece vi entra, non potrà più uscirne».

ORIZZONTE EVENTI – «La posizione dell”orizzonte degli eventi’ dipende dalla massa del buco nero: se è il doppio di quella del Sole, il raggio di questa regione invisibile è di appena 6 km» viene spiegato. «I buchi neri sono gli unici oggetti celesti che non possono essere studiati direttamente in alcun modo, dato che non emettono radiazione di nessun tipo. Solo le nostre conoscenze di fisica e matematica ci permettono di immaginare come sono fatti. La loro esistenza, infatti, è prevista dalla ‘Teoria della Relatività generale’ di Einstein».

LA MATERIA – Tuttavia, ricorda l’istituto dell’INAF, «esistono delle evidenze indirette dell’esistenza dei buchi neri. Quando un buco nero fa parte di un sistema binario di stelle, esso strappa il gas più esterno della compagna e lo risucchia. Questo gas si mette in rotazione, formando un disco attorno al buco nero, che ruota anch’esso sul proprio asse; da questo disco, pian piano cade dentro al buco nero».

Durante la caduta, infine, «la materia raggiunge altissime temperature ed emette raggi X: è proprio attraverso questa radiazione che un buco nero può essere rivelato».

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