Buco nero

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May 16, 2022

Un buco nero è un oggetto la cui massa è concentrata in un volume estremamente piccolo e, a causa di questa compattezza, genera una gravità così forte nelle sue immediate vicinanze che nemmeno la luce può uscire o passare attraverso quest'area. Il limite esterno di quest'area è chiamato orizzonte degli eventi. Niente può attraversare un orizzonte degli eventi dall'interno verso l'esterno: nessuna informazione, nessuna radiazione e certamente non importa. La teoria della relatività generale descrive in modo conclusivo il fatto che una “via d'uscita” non è più concepibile nemmeno per mezzo di una curvatura estrema dello spazio-tempo. Esistono diverse classi di buchi neri con i rispettivi meccanismi di formazione. I più facili da capire sono i buchi neri stellari, che si formano quando una stella di una certa dimensione ha esaurito tutto il suo combustibile nucleare e collassa. Mentre i gusci esterni vengono poi respinti in una supernova, il nucleo collassa in un corpo estremamente compatto a causa della sua gravità. Per un ipotetico buco nero con la massa del sole, l'orizzonte degli eventi avrebbe un diametro di soli sei chilometri circa, che corrisponde alla 230.000a parte dell'attuale diametro solare. All'altra estremità dello spettro, ci sono buchi neri supermassicci da miliardi a miliardi di volte la massa del Sole, che sono al centro delle galassie e svolgono un ruolo importante nel loro sviluppo. Al di fuori dell'orizzonte degli eventi, un buco nero si comporta come un normale corpo di massa e può essere orbitato da altri corpi celesti su orbite stabili. L'orizzonte degli eventi appare dall'esterno come un oggetto completamente nero e opaco, in prossimità del quale lo spazio retrostante è raffigurato come distorto da una lente ottica. Il nome Black Hole è stato coniato nel 1967 da John Archibald Wheeler. A quel tempo, l'esistenza dei buchi neri descritti teoricamente era considerata molto probabile, ma non era ancora confermata dalle osservazioni. Successivamente sono stati osservati numerosi esempi di effetti di buchi neri, ad es. B. dal 1992 le indagini sul buco nero supermassiccio Sagittarius A* al centro della Via Lattea nel raggio dell'infrarosso. Nel 2016, LIGO ha osservato la fusione di due buchi neri tramite le onde gravitazionali generate nel processo e nel 2019 è stata ottenuta un'immagine del radiotelescopio del buco nero supermassiccio M87 * al centro della galassia M87. Nel 2020 gli scienziati Roger Penrose, Reinhard Genzel e Andrea Ghez hanno ricevuto il Premio Nobel per la fisica per le loro ricerche sui buchi neri.

Storia della ricerca

XVIII secolo

Già nel 1783, il naturalista britannico John Michell speculava su stelle scure la cui gravità fosse sufficiente a trattenere la luce. In una lettera pubblicata dalla Royal Society, ha scritto: L'idea di stelle pesanti, dalle quali la luce corpuscolare non può sfuggire, fu descritta anche da Pierre Simon Laplace nella sua Exposition du Système du Monde nel 1796. Ha creato il termine "corpo oscuro" (corps obscur) per questo. Queste idee si muovevano all'interno della fisica newtoniana.

Prima metà del XX secolo: Contributo della teoria della relatività generale

Dopo che Albert Einstein aveva stabilito le equazioni di campo della teoria della relatività generale nel 1915, l'astronomo tedesco Karl Schwarzschild ha specificato per la prima volta una metrica nel 1916, la metrica di Schwarzschild, che corrisponde al campo gravitazionale di una massa puntiforme. La soluzione di Schwarzschild descrive le dimensioni e il comportamento di un buco nero statico non rotante e non caricato elettricamente con il cosiddetto orizzonte degli eventi R 2 G M. C