Cosa sono i buchi neri?
I buchi neri sono oggetti cosmici massicci. È quasi impossibile vederli perché
I buchi neri non sono palline nere come siamo abituati a vederli. Sono trasparenti ma lasciano un'ombra nera. Questo non è nemmeno un buco, ma un assorbitore sferico di tutto ciò che cade sotto l'influenza della sua gravità.
Come appaiono i buchi neri?
Stelle che superano la massa e le dimensioni del nostro Solemolte volte, alla fine della loro vita, esplodono e formano una stella di neutroni, o iniziano a ridursi fortemente, come se "cadessero" verso l'interno, diminuendo rapidamente le loro dimensioni a massa costante. La densità della materia in un punto comprimibile diventa molto alta, rispettivamente, la gravità aumenta notevolmente. Quando la dimensione di una stella diventa così piccola e la densità è così alta in un punto, "cade" verso l'interno, risultando in un buco nero.
Un buco nero, ad esempio, con una massa di un Sole sarà di dimensioni inferiori alla nostra stella.
Tuttavia, le stelle piccole come il nostro Solenon si trasformeranno in un buco nero alla fine del loro ciclo di vita: la loro massa non è sufficiente nemmeno per un'esplosione e la formazione di una supernova. Ci sarà un'esplosione, ovviamente, ma nella fase finale le piccole stelle si trasformeranno in nane bianche: stelle molto piccole e calde, che presto svaniranno.
Attualmente conosciamo quattro modi diversi in cui si formano i buchi neri.
- Il meglio studiato è quello associato allo stellarecrollo. Una stella abbastanza grande forma un buco nero dopo che la sua fusione nucleare si ferma, perché tutto ciò che potrebbe già essere sintetizzato è stato sintetizzato. Quando la pressione creata dalla fusione cessa, la materia inizia a cadere verso il proprio centro gravitazionale, diventando sempre più densa. Alla fine, diventa così denso che nulla può superare l'effetto gravitazionale sulla superficie della stella: è così che nasce un buco nero. Questi buchi neri sono chiamati "buchi neri di massa solare" e sono i più comuni.
- Il prossimo tipo comune di buco nerosono "buchi neri supermassicci" che possono essere trovati al centro di molte galassie e che hanno masse circa un miliardo di volte maggiori dei buchi neri solari. Non è ancora noto con certezza come si formino esattamente. Si ritiene che una volta siano nati come buchi neri di massa solare che hanno consumato molte altre stelle in centri galattici densamente popolati e sono cresciuti. Tuttavia, sembrano assorbire la materia più velocemente di quanto questa semplice idea suggerisca, e il modo in cui lo fanno esattamente è ancora oggetto di ricerca.
- Un'idea più controversa era quella dei buchi neri primordiali,che potrebbe essere stato formato praticamente da qualsiasi massa in grandi fluttuazioni di densità nell'universo primordiale. Sebbene sia possibile, è difficile trovare un modello che li produca senza crearli eccessivamente.
- Infine, c'è l'idea che il Large Hadronil collisore può formare minuscoli buchi neri con masse vicine alla massa del bosone di Higgs. Funziona solo se il nostro universo ha dimensioni extra. Finora non ci sono state conferme a favore di questa teoria.
Quanto sono grandi i buchi neri?
Puoi immaginare l'orizzonte di un buco nero come una sfera e il suo diametro sarà direttamente proporzionale alla massa del buco nero. Pertanto, maggiore è la massa che cade in un buco nero, più grande diventa il buco nero.
Rispetto agli oggetti stellari, i buchi neriminuscolo perché la massa viene compressa in volumi molto piccoli sotto l'influenza di un'irresistibile pressione gravitazionale. Il raggio di un buco nero con una massa del pianeta Terra, per esempio, è solo di pochi millimetri. Questo è 10.000.000.000 di volte inferiore al raggio attuale della Terra.
Il raggio di un buco nero è chiamato raggio di Schwarzschild da Karl Schwarzschild, che per primo ha dedotto i buchi neri come soluzione alla teoria della relatività generale di Einstein.
Dove sono i buchi neri?
Molto spesso si trovano al centro delle galassie. Hanno una grande forza di gravità, grazie alla quale riescono a mantenere i sistemi stellari a grandissima distanza, formando le galassie che conosciamo oggi.
Al centro della nostra Via Lattea c'è ancheun buco nero supermassiccio chiamato Sagittarius A *. È 4,02 milioni di volte più pesante del Sole e il suo raggio è ≈ 45 unità astronomiche (un'unità astronomica = una distanza dalla Terra al Sole).
Oltre ai buchi neri supermassicci al centro della galassia, ce ne sono anche di "locali" che si formano dopo la morte di stelle massicce.
Cosa c'è dentro un buco nero?
Nessuno lo sa per certo. La relatività generale prevede che in un buco nero ci sia una singolarità, un luogo in cui le forze di marea diventano infinitamente grandi e una volta superato l'orizzonte degli eventi, non puoi andare altrove se non nella singolarità. Di conseguenza, è meglio non utilizzare la teoria generale della relatività in questi luoghi: semplicemente non funziona. Per raccontare cosa succede all'interno di un buco nero, abbiamo bisogno di una teoria della gravità quantistica. È generalmente accettato che questa teoria sostituirà la singolarità con qualcos'altro.
Perché potrebbero esserci universi all'interno di un buco nero?
Ci sono molti ipotetici buchi neri -con o senza carica elettrica, rotante o stazionario, circondato dalla materia o fluttuante nello spazio vuoto. Alcuni di questi ipotetici buchi neri probabilmente esistono nel nostro universo. Ad esempio, un buco nero rotante circondato da materia in caduta è un tipo abbastanza comune di questi oggetti.
Ma alcuni altri tipi di buchi neri lo sonopuramente teorico. Il loro comportamento e le loro proprietà possono essere descritti basandosi solo su metodi matematici. Uno di questi oggetti è un buco nero caricato elettricamente circondato da uno spazio anti-de Sitter. Questo tipo di spazio ha una curvatura geometrica negativa costante ed è simile nella forma a una sella.
Non esiste un tale spazio nel nostro universoesiste, ma la sua esistenza in teoria apre molti effetti interessanti che possono essere studiati. Uno dei motivi per cui vale la pena indagare è che i buchi neri carichi hanno molto in comune con i buchi neri rotanti che esistono nel nostro universo.
Lo hanno scoperto gli autori del nuovo studioche quando tali buchi neri diventano relativamente freddi, creano una “nebbia” di campi quantistici attorno alla loro superficie. Sulla superficie dell'oggetto, questa nebbia è sostenuta dalla gravità del buco nero, ma viene spinta verso l'esterno dal campo elettrico. Di conseguenza, in tale nebbia si forma un mezzo superconduttore. Oltre al consueto orizzonte degli eventi, questi buchi neri hanno anche un orizzonte interno. Grazie a ciò, i buchi neri carichi possono essere penetrati senza essere frammentati in atomi.
Gli scienziati hanno dimostrato che dall'altra parte della caricabuco nero ci si può aspettare effetti misteriosi. I ricercatori hanno scoperto che le regioni più interne di un buco nero superconduttore potrebbero rappresentare un universo in espansione, un luogo in cui lo spazio può allungarsi e deformarsi a velocità diverse in direzioni diverse.
Inoltre, a secondaA partire dalla temperatura del buco nero in alcune di queste regioni dello spazio può verificarsi un nuovo ciclo di oscillazioni, che creerà quindi un'altra sezione di spazio in espansione, che causerà un nuovo ciclo di oscillazioni, che creerà quindi un nuovo sezione di spazio in espansione, e così via all'infinito. Questo sarà un mini-universo frattale, che si ripeterà all'infinito con una diminuzione delle dimensioni.
Leggi anche
Al terzo giorno di malattia, la maggior parte dei pazienti COVID-19 perde il senso dell'olfatto e spesso soffre di naso che cola
Guarda le immagini più vicine della superficie del Sole
Il ghiacciaio Doomsday si è rivelato più pericoloso di quanto pensassero gli scienziati. Diciamo la cosa principale