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Tutti almeno una volta abbiamo sentito parlare dei buchi neri. Ma in pochi sanno cosa sono realmente. E’ il momento di far luce sul corpo celeste più oscuro di tutti.

Detta molto tecnicamente, un buco nero è un corpo celeste tale che la velocità di fuga dalla sua superficie è maggiore di quella della luce. E quindi essendo che niente può superare quella velocità, tutto ciò che ci entra dentro non esce più. Compresa la luce. Da cui il nome’ buco nero’, perché non possiamo vederlo. Ma non sono ‘buchi’, semplicemente sono oggetti con determinate caratteristiche. Sono stati chiamati così perchè da loro non ci arriva la luce.

Queste caratteristiche sono fondamentalmente racchiuse in una: una massa molto elevata concentrata in pochissimo spazio. Se potessimo mettere un buco nero su di un cucchiaio, questo peserebbe svariate tonnellate(non provate a casa u.u ). Il limite dal quale si può sfuggire dal buco nero, l’orizzonte degli eventi, Raggio di Schwarzschild O.O , dipende appunto dalla massa: per il Sole è di 3km, per la Terra di 9mm: ciò vuol dire, che se prendiamo un buco nero con la massa della Terra, noi potremmo avvicinarsi a lui(al suo centro per esattezza) fino a 9mm, per poter tornare indietro. Ciò significa anche che la Terra per diventare un buco nero dovrebbe essere compressa almeno fino a 9mm(quasi sicuramente dovrebbe essere compressa di più). Tanto per dare l’idea della densità che hanno questo corpi. Conseguenza di ciò, è che un osservatore che vede qualcosa entrare nel buco nero non vedrà mai questo oggetto arrivare al centro del buco nero, perchè la luce da questo oggetto non ci arriverà mai, essendo bloccata dall’enorme gravità. Inoltre il tempo in questi oggetti non scorrerebbe, vista l’enorme gravità che causa il rallentamento del tempo stesso. Una persone che tenta di entrare in un buco nero, verrebbe tirata così tanto, che se ci va dentro ‘in piedi’, il suo corpo si allungherebbe perché i piedi sarebbero tirati molto di più della testa, fino a staccarsi probabilmente. Infatti la gravità diminuisce di molto all’aumentare della distanza, ed essendo i buchi nero oggetti relativamente piccoli, il loro raggio d’azione non è molto grande, e il loro effetto gravitazionale diminuisce molto velocemente. Da fuori si vedrebbe questa persona cadere nel buco nero allungata, per via della variazione delle lunghezze, immobile perchè il tempo si ferma, e magari senza piedi… O.O

Ma come si formano questi ‘mostri’? Semplicemente quando una stella di certe dimensioni termina il suo ciclo vitale, se il suo nucleo ha abbastanza massa, il nucleo stesso diventa un buco nero, altrimenti si spegne e diventa una nana bianca.

I buchi neri sono stati ipotizzati come soluzioni della relatività generale: la curvatura che causano allo spaziotempo è la più grande che si possa prevedere dalla teoria. In realtà, non abbiamo prove dirette dell’esistenza dei buchi neri, perché nulla ci può arrivare da loro visto che assorbono tutto, ma abbiamo prove indirette. Dovrebbe essercene uno al centro della nostra galassia, attorno al quale ruotano le varie stelle.

Probabilmente i buchi neri però non sono così neri come si credeva: un’ipotesi di Stephen Hawking suggerisce come per la meccanica quantistica, un po’ di particelle riescano ad uscire dal buco nero. Ma capiremo meglio quanto tratteremo la quantistica.

In futuro analizzeremo le ipotesi fantascientifiche riguardo i buchi neri, come i viaggi fra universi ecc… conseguenza dell’estrema curvatura dello spaziotempo.( e il fatto se sia possibile crearli artificialmente, per esempio all’LHC u.u )

Se abbiamo prove solo indirette dei buchi neri, non abbiamo proprio prove per gli wormhole.(lett. buchi di verme, ma che bei nomi u.u ). Questi sarebbero i tunnel spaziotemporali(film e ancora film) che collegherebbero varie regioni lontane dello spaziotempo, e che se si potessero attraversare, consentirebbero di passare da queste regioni più velocemente della luce. Ma ciò non vuol dire che la nostra velocità sarebbe maggiore, solo che percorreremmo meno spazio.

Come vediamo, mentre ogni cosa dovrebbe fare la traiettoria rossa, con un wormhole noi potremmo passare attraverso quel tunnel e arrivare prima. Per questo buco di verme, dovuto al fatto che il verme passa attraverso la mela invece che sulla sua superficie u.u . Questi tunnel tuttavia sorgono come soluzioni alle equazioni della relatività generale, e non abbiamo prove della loro esistenza. Se esistessero, noi non potremmo crearli, ma solo trovarli, senza poter decidere la destinazione. Inoltre se si creassero anche naturalmente, si richiuderebbero in un istante. Se potessimo tenerli aperti con della materia speciale, a massa negativa, ancora soluzione delle equazioni ma mai trovata, passandoci attraverso si richiuderebbero su se stessi. Insomma, ammessa la loro esistenza, sarebbe difficile il loro utilizzo.

Sfruttando questi tunnel potremmo inoltre vedere il passato, perchè la luce che è partita anni fa da qui, potremmo raggiungerla grazie a questi tunnel appunto.

Per alcune teorie, oltre che a collegare spazi diversi, potrebbero collegare altri universi, ma questa è un’altra storia.

Tutti questi argomenti verranno trattati meglio quando avremo finito anche la meccanica quantistica.

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1 Response » to “Relatività generale 5 – La relatività all’estremo: buchi neri e wormhole”

  1. [...] a vicenda subito, e scomparire. Supponiamo però che questo succeda al limite dell’orizzonte degli eventi: una particella potrebbe essere catturata dal buco nero, e l’altra sfuggirli. Ma allora [...]

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