I BUCHI NERI

COME HANNO ORIGINE? NEBULOSA PROTO STELLA STELLA BUCO NERO SUPERNOVA GIGANTE ROSSA

LA NEBULOSA Le stelle nascono nelle NEBULOSE, nubi costituite da polvere e gas.

PROTO STELLA Dove la densità è maggiore la contrazione aumenta la temperatura della nube che si trasforma in una PROTO STELLA.

STELLA All' interno di essa vi sono REAZIONI TERMONUCLEARI che trasformano l' IDROGENO in ELIO.

GIGANTE ROSSA Quando quasi tutto l' idrogeno è stato trasformato in elio, il nucleo diventa instabile e si contrae innescando nuove reazioni termonucleari che trasformano l' ELIO in CARBONIO. La temperatura aumenta e la superficie si dilata fino a raggiungere un nuovo equilibrio dove la stella si definisce GIGANTE ROSSA.

LA SUPERNOVA È il collasso di una stella con la massa iniziale pari a 10 volte o più quella del Sole. CASO 1 Se la massa iniziale della stella è di 10 volte quella del Sole allora il collasso della supernova può dare vita a una STELLA DI NEUTRONI, una stella con un diametro di circa 25 km, ma con una densità pari a una volta e mezzo quella del Sole.

CASO 2 Se la stella ha una massa iniziale di alcune decine di volte quella del Sole, allora dopo la fase di SUPERNOVA, la densità di ciò che resta è talmente elevata che il suo collasso può dare origine ad un BUCO NERO.

IL BUCO NERO Nasce il buco nero, la sua massa è milioni di volte superiore a quella della Terra ma è molto compressa.

Cos'è un buco nero?

È una regione di spazio dove l'attrazione esercitata dalla forza di gravità è talmente potente che neanche la luce riesce a sfuggirne

È una regione di spazio dove il tempo e lo spazio curvano su loro stessi

È il punto dalla densità infinita.

il buco nero è un corpo celeste nel quale lo spazio e il tempo rimangono avvolti fra di loro.

È stato teorizzato per la prima volta da Albert Einstein con le sue equazioni.

Cosa c'è al centro di una galassia?

Ci sono milioni di buchi neri nell'universo Ci sono milioni di buchi neri nell'universo. Alcuni con una massa pari a quella di un miliardo di soli, al centro di lontane galassie. Quando gli scienziati hanno cercato di osservare il centro della nostra galassia per la prima volta non ci sono riusciti perché le stelle erano oscurate da una spessa cortina di polveri. Infatti, non è possibile vedere le stelle al centro della nostra galassia con normali telescopi.

I raggi infrarossi tuttavia attraversano le polveri perché la loro lunghezza d'onda è più ampia. I Il centro della nostra galassia è stato osservato per la prima volta nel 1966 da Eric Becklin attraverso un apparecchio che rilevava i raggi infrarossi montato su un telescopio. Al centro della nostra galassia vi è un BUCO NERO SUPERMASSICCIO e ci sono tante stelle che ci orbitano intorno.

All'interno di un buco nero Il buco nero è circondato da una nube di gas ad altissima temperatura che precipita al suo interno, lo spazio intorno è talmente deformato che anche la luce che lo attraversa ne esce distorta. Se si cadesse in un buco nero sarebbe quasi certo che non si sopravviverebbe, nel corso della discesa finale si finirebbe nell' orizzonte degli eventi senza accorgersene.

ORIZZONTE DEGLI EVENTI È definita come la superficie limite oltre la quale nessun evento può influenzare un osservatore esterno. Nel caso di un buco nero di Schwarzschild, l'orizzonte degli eventi si crea nel momento in cui, in un corpo autogravitante, la "materia", (l' insieme di massa ed energia), è così concentrata che la velocità di fuga dovrebbe essere pari o addirittura superiore a quella della luce.

LA VELOCITÀ DI FUGA La velocità di fuga è la velocità minima iniziale a cui un oggetto deve muoversi per potersi allontanare indefinitamente da una sorgente di campo gravitazionale, senza considerare altri fattori come l'attrito (es. aria).

Nel caso dei buchi neri di Schwarzschild, l'orizzonte degli eventi è una superficie sferica che circonda una singolarità posta al centro della sfera; quest'ultima è un punto nel quale la densità sarebbe infinita e le leggi della fisica, secondo la teoria della relatività generale, perdono significato.

Grazie a una simulazione computerizzata basata sulle equazioni di Einstein è possibile visualizzare lo scenario all'interno di un buco nero. Mentre ci si avvicina al centro del buco nero si attraversa un orizzonte interno, un ingorgo di luce ed energia intrappolate. Dopo si aprirebbe un passaggio, un varco che attraversa lo spazio e il tempo conosciuto come tunnel spaziale, a questo punto si attraverserebbe una strana porta chiamata buco bianco.

Qui il campo gravitazionale è invertito rispetto a quello del buco nero, invece di finire risucchiati si verrebbe catapultati fuori, verso le zone più remote dello spazio e del tempo. Un buco nero è connesso ad un buco bianco attraverso il ponte di Einstein- Rosen, una sorta di scorciatoia spazio- temporale per viaggi interspaziali, che potrebbe collegare il nostro universo ad altri universi paralleli.

È stato però dimostrato solo nella fisica teorica con calcoli matematici e non nella fisica pratica. Non si ha la certezza che esso esisti perché non è ancora stato potuto osservare.

Secondo Nikodem Poplaswky, il nostro universo è solo una piccola parte di un universo più grande. Ogni volta che un buco nero si forma, si crea simultaneamente un buco bianco in una parte opposta dell'universo che è collegata con il ponte di Einstein-Rosen all' universo dove dove si è creato il buco nero.

Si ipotizza che il nostro universo si sia potuto formare da un buco nero presente in un'altro universo. Ogni buco nero sarebbe un ponte fra un universo e l'altro rendendo virtualmente illimitato il numero di universi esistenti.

Alcuni scienziati ipotetizzano anche che il Big Bang, la nascita dell' universo, sia avvenuta attraverso un GIGANTESCO BUCO BIANCO.

FORZA DI INERZIA E FORZA DI GRAVITA

Consideriamo un uomo in ascensore sospeso dal suolo che lascia cadere il proprio accendino. Egli vede che l’accendino cade sul pavimento, proprio come se fosse a terra. Conclude così che una forza, la gravità, attira verso il pavimento tutti i corpi presenti nell’ascensore.

Ammettiamo che l’ascensore venga prelevato da una magica gru, allontanato dalla Terra e lasciato nello spazio senza che il suo ospite se ne accorga; ammettiamo anche che il moto dell’ascensore venga costantemente accelerato verso l’alto di 9,8 m/s.

Lasciando l’accendino, l’osservatore lo vedrebbe di nuovo cadere sul pavimento, e potrebbe concludere che egli si trova ancora sulla Terra. Se non guarda dal finestrino, non ha nessuna possibilità di verificare che a far cadere l’accendino stavolta è la forza inerziale e non la forza di gravità.

La forza d'inerzia è una forza apparente La forza d'inerzia è una forza apparente. È l'effetto (accelerazione) che tutte le forze hanno su un determinato corpo (Massa).

Secondo la relatività generale di Einstein, la gravità non è una forza ma è la proprietà della materia di deformare lo spazio-tempo

LO SPAZIO-TEMPO In fisica per spaziotempo, si intende la struttura quadridimensionale dell'universo. Introdotto dalla relatività ristretta, è composto da quattro dimensioni: le tre dello spazio (lunghezza, larghezza e profondità) e il tempo, e rappresenta il "palcoscenico" nel quale si svolgono i fenomeni fisici.

La RELATIVITÀ RISTRETTA La teoria della relatività ristretta o speciale fu pubblicata da Einstein nel 1905. La teoria di Einstein è basata su due postulati fondamentali:

Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema inerziale privilegiato (Principio di relatività).

2) La velocità della luce nel vuoto ha lo stesso valore in tutti i sistemi inerziali (Principio della costanza della velocità della luce).

La RELATIVITÀ GENERALE La relatività generale estende le leggi della relatività ristretta, valide anche ai sistemi non inerziali. La relatività generale afferma che tutte le leggi della fisica devono avere la stessa forma in tutti i sistemi di riferimento. Tutti i punti di vista si equivalgono.

I BUCHI NERI SCRITTO DA: FRANCESCO STIR SONNY BELLINATO GIACOMO VAROTTO LUCA PEZZATO CLASSE 1IA