Buchi neri: cosa sono

In questo appunto vengono descritti i buchi neri. Di seguito viene riportato cos’è un buco nero, come si forma quali sono le teorie a sostegno e come si accresce nello spazio.

Introduzione alla formazione dei buchi neri

Uno tra gli argomenti più affrontati riguardo la nostra galassia è il buco nero. Se la massa di ciò che resta di una stella durante una supernova super altre volte la massa del sole, la stella non è in grado di ostacolare l’enorme forza gravitazionale e non si formò una stella di neutroni: l’implosione continua finché il collasso genera un buco nero, cioè un corpo con una forza gravitazionale così spaventosa che perfino la luce non riesce a sfuggire alla sottrazione, risultando così letteralmente invisibile.
Qualsiasi cosa che si trovi a passare nelle immediate vicinanze di un buco nero verrebbe assorbita dalla sua inarrestabile attrazione gravitazionale inghiottita per sempre.

Tra gli scienziati, molti ritengono che ho un buco nero di massa estremamente elevata sia presente al centro di molte galassie, compresa la nostra, che potrebbe contenerle e uno con massa da uno a due miliardi di volte la massa del sole.

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Cos’è un buco nero

Un buco nero è una zona dello spaziotempo in cui la gravità è così forte che niente può fuggire da esso. Il confine di non fuga è chiamato orizzonte degli eventi. Nonostante abbia un grande effetto sul destino e sulle circostanze di un oggetto che lo attraversa, non ha caratteristiche rilevabili localmente secondo la relatività generale. Spesso, un buco nero è simile ad un corpo nero ideale, perché non riflette la luce. Ulteriormente, la teoria quantistica dei campi nello spaziotempo curvo presume che gli orizzonti degli eventi emettano radiazione di Hawking, con lo stesso spettro di un corpo nero di temperatura opposta alla sua massa. Nel 1958 David Finkelstein diffuse per la prima volta la spiegazione del "buco nero" come una parte dello spazio da cui nulla può sfuggire. Il primo buco nero reso pubblico è stato Cygnus X-1, identificato da molti ricercatori nel 1971.

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Teorie e formazione di un buco nero

, uno tra i più importanti fisici famoso per i suoi studi sui buchi neri e sulla formazione dell’universo, riuscì a dimostrare un evento alla base della formazione dei buchi neri: in realtà un buco nero non è interamente nero, perché sparge particelle in quantità opposta alla sua massa creando una sorta di evaporazione.
I buchi neri che hanno una massa simile a quella delle stelle si formano quando le stelle si spengono alla fine del loro ciclo di vita. Dopo che un buco nero si è formato, può aumentare assorbendo massa dall'ambiente che lo circonda. Buchi neri molto robusti composti da milioni di masse solari possono formarsi assimilando altre stelle. Si pensa che esistano al centro di gran parte delle galassie buchi neri supermassicci.
L’esistenza di un buco nero si può intuire attraverso la sua interazione con altra materia e con radiazioni elettromagnetiche come la luce visibile. Qualunque materia che scivoli all’interno di un buco nero può formare un disco di accrescimento esterno riscaldato dall'attrito, formando quasar, alcuni degli oggetti più luminosi dell'universo. Inoltre può capitare che se alcune stelle si avvicinino troppo ad un buco nero, possono andare in contro a rottura fino a formare stelle filanti che brillano molto intensamente prima di essere "inghiottite". Mentre possono esserci altre stelle che riescono a ruotare attorno a un buco nero e le loro orbite possono determinare la massa e la posizione del buco nero. Queste osservazioni possono essere impiegate per escludere possibili alternative come le stelle di neutroni. In questo modo, gli astronomi hanno identificato numerosi potenziali buchi neri stellari nei sistemi binari e stabilito che la radiosorgente nota come Sagittario A*, nella parte centrale della Via Lattea, contiene un buco nero supermassiccio di circa 4,3 milioni di masse solari.
L'11 febbraio 2016, l’intervento scientifico della LIGO e della Virgo ha permesso di annunciare la prima rilevazione delle onde gravitazionali, che rappresentano la prima osservazione di una fusione di buchi neri. Il 10 aprile 2019 è stata pubblicata la prima immagine diretta di un buco nero e delle sue vicinanze, a seguito delle osservazioni effettuate dall'Event Horizon Telescope.

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Crescita di un buco nero

Una volta che si è formato un buco nero, può continuare a crescere assorbendo ulteriore materia. Qualsiasi buco nero assorbirà continuamente gas e polvere interstellare dall'ambiente circostante. Questo processo di crescita è un possibile modo mediante il quale potrebbero essersi originati alcuni buchi neri supermassicci, sebbene l’origine di buchi neri supermassicci sia ancora un campo di ricerca aperto. Un processo simile è stato suggerito per la formazione di buchi neri di massa media trovati negli ammassi globulari. I buchi neri possono anche fondersi con altri oggetti come stelle o anche altri buchi neri. Si pensa che questo sia stato importante, specialmente nella crescita iniziale dei buchi neri supermassicci, che potrebbero essersi formati dall'aggregazione di molti oggetti più piccoli.