Cos'è un buco nero?
Per cominciare, è necessario indicare che i buchi neri sono stati studiati molto male e per la maggior parte a livello teorico. Fino al 2019, l'umanità aveva solo conoscenze teoriche. Tuttavia, il 10 aprile dello stesso anno, gli scienziati sono riusciti a ottenere la prima fotografia a raggi X di un buco nero supermassiccio al centro della galassia di Messier 87 (M87).
Cos'è un buco nero
In breve, un buco nero è il più pesante e allo stesso tempo il più piccolo di tutti gli oggetti possibili nell'universo.
Un buco nero è un oggetto nello spazio esterno in cui viene compressa un'enorme quantità di materia. Per comprendere approssimativamente la scala di compressione, immagina una stella che è 10 - 100 - 1.000.000 di volte più grande del sole e compressa in una sfera con un diametro della regione di Kiev. Come risultato dell'incredibile densità, si forma un forte campo gravitazionale, dal quale nemmeno la luce può sfuggire.
Perché i buchi neri si chiamano così?
Al momento, è noto che i buchi neri hanno una gravità inimmaginabile, così forte che anche particelle minuscole come i fotoni (particelle di luce visibili) non riesce a vincere la sua forza attrazione, e loro, per un momento, si muovono alla velocità della luce. Proprio per il fatto che la luce non viene riflessa (più precisamente, non può vincere la forza di gravità) dalla superficie che verso l'esterno i “buchi neri” restano zone scure per eventuali dispositivi di osservazione esistenti, mentre quanto sopra non significa affatto che la superficie di un buco nero è nera, proprio dall'esterno è impossibile da vedere, un paradosso, e tutt'altro che l'unico!
Viene chiamata la regione di spazio attorno a un buco nero, oltre la quale la materia e tutte le particelle, inclusi i quanti di luce, non possono sfondare (ritorno). Essendo sotto l'orizzonte degli eventi, qualsiasi oggetto, corpo, particella si muoverà, esisterà solo all'interno del buco nero e non sarà in grado di scappare al di fuori dell'orizzonte degli eventi. Un osservatore esterno che si trova all'esterno dell'orizzonte degli eventi non può osservare ciò che sta accadendo all'interno.
Con un orizzonte degli eventi non va bene semplicemente, grazie agli effetti quantistici, irradia energia (un flusso di particelle calde) nell'universo. Questo effetto è noto come radiazione di Hawking ed è dovuto ad esso che, in teoria, un buco nero può cessare di esistere (evapora gradualmente irradiando energia) e trasformarsi in una stella estinta. Questa affermazione è vera all'interno della fisica quantistica, dove la materia può muoversi tramite tunnel, superando ostacoli che non possono essere superati in condizioni normali.
Non si sa con certezza cosa succede alla materia quando le forze gravitazionali di un buco nero lo attraggono e supera l'orizzonte degli eventi.Da un punto di vista teorico, è probabile che il corpo/materia dopo aver superato l'orizzonte degli eventi cada nella cosiddetta singolarità, e prima che venga distrutto dalle forze gravitazionali.
Una singolarità gravitazionale è un punto nello spazio-tempo in cui le leggi della fisica a noi familiari molto probabilmente non funzionano o funzionano diversamente. Ad esempio, le quantità che descrivono la gravità in condizioni normali, in condizioni di singolarità, possono essere infinite o indefinite.
Perché c'è un bagliore intorno al buco nero nella foto?
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Sugli anelli di accrescimento di un buco nero
Il bagliore attorno a un buco nero non è Photoshop o effetti speciali del computer. In virtù delle leggi di attrazione, i buchi neri attraggono a sé tutto ciò che cade nella zona d'azione della sua gravità. Può essere gas, polvere e altra materia. In questo caso la materia, cadendo sotto l'attrazione di un buco nero, non cade immediatamente sulla sua superficie, ma inizia a ruotare su un'orbita circolare. Durante la rotazione, si riscalda a causa della velocità e dell'attrito colossali ed emette raggi X, radiazioni. La rotazione apparente della materia luminosa è chiamata disco di accrescimento, ed è proprio questo che viene mostrato nella fotografia del buco nero all'inizio dell'articolo.
Quali altri modi ci sono per rilevare i buchi neri?
I telescopi che studiano i buchi neri osservano il loro ambiente, dove il materiale è molto vicino all'orizzonte degli eventi. La sostanza viene riscaldata a milioni di gradi e si illumina con i raggi X. L'enorme gravità dei buchi neri distorce anche lo spazio stesso, quindi puoi vedere l'effetto dell'attrazione gravitazionale invisibile su stelle e altri oggetti.
