A CACCIA DI BUCHI NERI
Mario Sandri
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C’è un concetto che altera tutti gli altri.
Non parlo del Male, il cui limitato impero
è l’Etica: parlo dell’Infinito.
J.L. Borges: Otras Inquisiciones
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I Buchi Neri
I Buchi Neri: ipotizzati
dai fisici, ricercati
dagli astronomi,
sognati dagli scrittori
di fantascienza, i
buchi neri
rappresentano, in un
certo senso, il Sacro
Graal dell’astronomia.
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Un po’ di storia
• XVIII secolo Simone Pierre de Laplace ipotizza che
esistano corpi la cui densità è tale da avere una velocità
di fuga superiore a quella della velocità della luce.
• 1905 Albert Einstein, effetto fotoelettrico, e la meccanica
quantistica conferiscono anche alla luce una
caratteristica corpuscolare.
• 1916 Albert Einstein, teoria della Relatività Generale,
pone le basi per la teoria della gravitazione.
• 1916 Karl Schwarzschild pone le basi della teoria dei
Buchi Neri.
• 1967 John Wheeler conia il nome di Buco Nero.
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Il concetto di Buco Nero
I Buchi Neri non sono altro che il prodotto finale
dell’evoluzione di stelle di grande massa,
all’incirca una massa superiore alle dieci masse
solari.
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Diagramma di
Hertzsprung-Russell
Il diagramma di
Hertzsprung-Russell
rappresenta sulle
ordinate la
magnitudine assoluta
e sulle ascisse la
temperatura o il
colore o il tipo
spettrale.
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Nascita di un Buco Nero
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La protostella
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La supernova
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Perché succede questo?
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Buchi Neri primordiali
Si suppone che con il Big Bang in alcune
zone dell’universo si siano formati Buchi
Neri che non sono il risultato
dell’evoluzione stellare e per tale ragione
sono detti primordiali.
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Quanti sono i Buchi Neri
Dato che le stelle massive sono molto
frequenti nell’Universo e dato che si
suppone che nelle regioni centrali delle
galassie ci siano Buchi Neri e che ne
esistano molti detti “primordiali”, si
conclude che i Buchi Neri sono
TRA GLI OGGETTI PIU’ COMUNI CHE
POPOLANO L’UNIVERSO.
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Caratteristiche
• Entropia
• Temperatura
• Gravità
• Quanti
• Perdita memoria
• Raggio di Schwarzschild
• Massa critica di
Chandrasekhar
• Orizzonte degli eventi
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Buchi Neri ecologici
Una caratteristica fondamentale dei buchi
neri è il fatto di non avere memoria, ossia
di dimenticare la complessità dei processi
che li hanno prodotti.
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I tipi di Buchi Neri
1. Buchi Neri di Schwarzschild: non ruotano e
sono caratterizzati solo dalla massa.
2. Buchi Neri di Reissner-Nordstrom: dotati di
massa e carica elettrica, ma non rotanti.
3. Buchi Neri di Kerr: dotati di massa e rotazione
ma non di carica elettrica.
4. Buchi Neri di Kerr-Newmann: caratterizzati
dalla massa, dalla rotazione e dalla carica
elettrica.
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La ricerca dei Buchi Neri
Ma come fare per osservare un Buco Nero se
questo è, per sua stessa natura, Invisibile? La
risposta, ovviamente, è una sola: NON E’
POSSIBILE.
• I buchi Neri in sistema binario;
• I buchi Neri nelle binarie X;
• Spettro di emissione;
• Funzione di massa;
• Effetto Hawking;
• Effetti di distorsione.
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Esempi Cygnus X-1
e spettro di emissione
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Buchi Neri nelle galassie:
NGC4261
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Dischi di accrescimento
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Buchi Neri al computer
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Morte
I Buchi Neri hanno la caratteristica che se
non hanno più materiale da risucchiare
subiscono un effetto di evaporazione, cioè
scompaiono tranquillamente senza
lasciare traccia della loro passata
presenza.
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Qual è l’importanza di un Buco
Nero
Mostri del cielo: i buchi neri sono
sicuramente gli oggetti celesti più
misteriosi. Pur essendo invisibili agli occhi
degli astronomi, essi sono oggetto di studi
da diversi decenni. Ma qual è la loro
importanza astrofisica?
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I Buchi Neri e la fisica
fondamentale
In prossimità di un Buco
Nero si avrebbero dei
fenomeni strani, non
comunemente spiegabili:
• il tempo rallenterebbe;
• la linea più corta tra due
punti sarebbe una linea
curva (geodetica).
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Viaggi nel tempo
Contrariamente a quello che si pensa
comunemente, la fisica non esclude affatto
la possibilità teorica di viaggi nel passato o
nel futuro.
• La freccia tempo ha due direzioni.
• La freccia termodinamica una sola
direzione.
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I Buchi Bianchi
In qualche punto dello spazio-tempo vi potrebbero
essere zone dalle quali la materia non è ingoiata, ma
espulsa, corpi che non collassano, ma esplodono.
UN ESEMPIO: l’Universo, il Big Bang ha creato il tutto.
1964 Novikov suppose che i nuclei galattici attivi, come
galassie di Seyfert e le quasar siano Buchi Bianchi
primordiali che non hanno partecipato all’esplosione
iniziale chiamata Big Bang.
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Cunicoli spazio-temporali
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I ponti di Einstein-Rosen
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CamilleFlammarion,
Astronomiapopolare,1925.
Lo spettacolo dell’universo
si trasfigura davanti alla nostra mente
colma di stupore.
Non sono più blocchi di materia,
inerti ed errabondi
nell’eterna notte silente,
che Urania ci addita nel fondo dei cieli:
è la vita, la vita immensa,
universale, eterna,
che si dispiega in flussi armoniosi
fino agli orizzonti inaccessibili
dell’infinito in perpetua fuga!
Quale meravigliosa fuga!
Quale meravigliosa impresa!
Quali splendori da contemplare!
Quali vastità da percorrere!
È una sterminata galleria di immagini,
frutto delle nobili e pacifiche conquiste
dell’ingegno umano; conquiste sublimi,
che non sono costate né sangue né lacrime,
che ci fanno vivere
nella conoscenza del Vero
e nella contemplazione del Bello!

A caccia di buchi neri

  • 1.
    A CACCIA DIBUCHI NERI Mario Sandri www.astronomiavallidelnoce.it
  • 2.
    C’è un concettoche altera tutti gli altri. Non parlo del Male, il cui limitato impero è l’Etica: parlo dell’Infinito. J.L. Borges: Otras Inquisiciones www.astronomiavallidelnoce.it
  • 3.
    I Buchi Neri IBuchi Neri: ipotizzati dai fisici, ricercati dagli astronomi, sognati dagli scrittori di fantascienza, i buchi neri rappresentano, in un certo senso, il Sacro Graal dell’astronomia. www.astronomiavallidelnoce.it
  • 4.
    Un po’ distoria • XVIII secolo Simone Pierre de Laplace ipotizza che esistano corpi la cui densità è tale da avere una velocità di fuga superiore a quella della velocità della luce. • 1905 Albert Einstein, effetto fotoelettrico, e la meccanica quantistica conferiscono anche alla luce una caratteristica corpuscolare. • 1916 Albert Einstein, teoria della Relatività Generale, pone le basi per la teoria della gravitazione. • 1916 Karl Schwarzschild pone le basi della teoria dei Buchi Neri. • 1967 John Wheeler conia il nome di Buco Nero. www.astronomiavallidelnoce.it
  • 5.
    Il concetto diBuco Nero I Buchi Neri non sono altro che il prodotto finale dell’evoluzione di stelle di grande massa, all’incirca una massa superiore alle dieci masse solari. www.astronomiavallidelnoce.it
  • 6.
    Diagramma di Hertzsprung-Russell Il diagrammadi Hertzsprung-Russell rappresenta sulle ordinate la magnitudine assoluta e sulle ascisse la temperatura o il colore o il tipo spettrale. www.astronomiavallidelnoce.it
  • 7.
    Nascita di unBuco Nero www.astronomiavallidelnoce.it
  • 8.
  • 9.
  • 10.
  • 11.
    Buchi Neri primordiali Sisuppone che con il Big Bang in alcune zone dell’universo si siano formati Buchi Neri che non sono il risultato dell’evoluzione stellare e per tale ragione sono detti primordiali. www.astronomiavallidelnoce.it
  • 12.
    Quanti sono iBuchi Neri Dato che le stelle massive sono molto frequenti nell’Universo e dato che si suppone che nelle regioni centrali delle galassie ci siano Buchi Neri e che ne esistano molti detti “primordiali”, si conclude che i Buchi Neri sono TRA GLI OGGETTI PIU’ COMUNI CHE POPOLANO L’UNIVERSO. www.astronomiavallidelnoce.it
  • 13.
    Caratteristiche • Entropia • Temperatura •Gravità • Quanti • Perdita memoria • Raggio di Schwarzschild • Massa critica di Chandrasekhar • Orizzonte degli eventi www.astronomiavallidelnoce.it
  • 14.
    Buchi Neri ecologici Unacaratteristica fondamentale dei buchi neri è il fatto di non avere memoria, ossia di dimenticare la complessità dei processi che li hanno prodotti. www.astronomiavallidelnoce.it
  • 15.
    I tipi diBuchi Neri 1. Buchi Neri di Schwarzschild: non ruotano e sono caratterizzati solo dalla massa. 2. Buchi Neri di Reissner-Nordstrom: dotati di massa e carica elettrica, ma non rotanti. 3. Buchi Neri di Kerr: dotati di massa e rotazione ma non di carica elettrica. 4. Buchi Neri di Kerr-Newmann: caratterizzati dalla massa, dalla rotazione e dalla carica elettrica. www.astronomiavallidelnoce.it
  • 16.
    La ricerca deiBuchi Neri Ma come fare per osservare un Buco Nero se questo è, per sua stessa natura, Invisibile? La risposta, ovviamente, è una sola: NON E’ POSSIBILE. • I buchi Neri in sistema binario; • I buchi Neri nelle binarie X; • Spettro di emissione; • Funzione di massa; • Effetto Hawking; • Effetti di distorsione. www.astronomiavallidelnoce.it
  • 17.
    Esempi Cygnus X-1 espettro di emissione www.astronomiavallidelnoce.it
  • 18.
    Buchi Neri nellegalassie: NGC4261 www.astronomiavallidelnoce.it
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    Buchi Neri alcomputer www.astronomiavallidelnoce.it
  • 21.
    Morte I Buchi Nerihanno la caratteristica che se non hanno più materiale da risucchiare subiscono un effetto di evaporazione, cioè scompaiono tranquillamente senza lasciare traccia della loro passata presenza. www.astronomiavallidelnoce.it
  • 22.
    Qual è l’importanzadi un Buco Nero Mostri del cielo: i buchi neri sono sicuramente gli oggetti celesti più misteriosi. Pur essendo invisibili agli occhi degli astronomi, essi sono oggetto di studi da diversi decenni. Ma qual è la loro importanza astrofisica? www.astronomiavallidelnoce.it
  • 23.
    I Buchi Nerie la fisica fondamentale In prossimità di un Buco Nero si avrebbero dei fenomeni strani, non comunemente spiegabili: • il tempo rallenterebbe; • la linea più corta tra due punti sarebbe una linea curva (geodetica). www.astronomiavallidelnoce.it
  • 24.
    Viaggi nel tempo Contrariamentea quello che si pensa comunemente, la fisica non esclude affatto la possibilità teorica di viaggi nel passato o nel futuro. • La freccia tempo ha due direzioni. • La freccia termodinamica una sola direzione. www.astronomiavallidelnoce.it
  • 25.
    I Buchi Bianchi Inqualche punto dello spazio-tempo vi potrebbero essere zone dalle quali la materia non è ingoiata, ma espulsa, corpi che non collassano, ma esplodono. UN ESEMPIO: l’Universo, il Big Bang ha creato il tutto. 1964 Novikov suppose che i nuclei galattici attivi, come galassie di Seyfert e le quasar siano Buchi Bianchi primordiali che non hanno partecipato all’esplosione iniziale chiamata Big Bang. www.astronomiavallidelnoce.it
  • 26.
  • 27.
    I ponti diEinstein-Rosen www.astronomiavallidelnoce.it
  • 28.
    CamilleFlammarion, Astronomiapopolare,1925. Lo spettacolo dell’universo sitrasfigura davanti alla nostra mente colma di stupore. Non sono più blocchi di materia, inerti ed errabondi nell’eterna notte silente, che Urania ci addita nel fondo dei cieli: è la vita, la vita immensa, universale, eterna, che si dispiega in flussi armoniosi fino agli orizzonti inaccessibili dell’infinito in perpetua fuga! Quale meravigliosa fuga! Quale meravigliosa impresa! Quali splendori da contemplare! Quali vastità da percorrere! È una sterminata galleria di immagini, frutto delle nobili e pacifiche conquiste dell’ingegno umano; conquiste sublimi, che non sono costate né sangue né lacrime, che ci fanno vivere nella conoscenza del Vero e nella contemplazione del Bello!