Bentrovati a questa nuova rubrica dedicata all’approfondimento scientifico. Partiamo dal presupposto che non andremo a trattare un argomento semplice, e pur cercando di semplificarlo il pi√Ļ possibile, molti concetti potrebbero risultare complicati. Ci saranno comunque molte splendide immagini, e potrete ugualmente godervi la lettura.

Prima di parlare effettivamente di come si formi un buco nero, è bene ripassare ( o imparare ) dei concetti fondamentali.
Partiamo dalla base, ossia che cosa rappresenta in fisica un buco nero :”Nella¬†relativit√† generale, si definisce¬†buco nero¬†una regione dello¬†spaziotempo¬†con un¬†campo gravitazionale¬†cos√¨ forte e intenso che nulla al suo interno pu√≤ sfuggire all’esterno, nemmeno la luce“.

Tale denominazione dunque √® stata attribuita rifacendosi al concetto stesso per il quale l’assenza di luce ( e quindi di colore ) corrisponda a quel che noi abbiamo definito “nero”.
Per meglio intendere il motivo per il quale persino la luce venga “attratta” da questa “regione dello spazio\tempo”, √® bene conoscere il concetto di velocit√† di fuga.
Tale valore rappresenta la velocit√† minima iniziale che un corpo deve possedere per uscire da un campo gravitazionale. E’ fondamentale sottolineare minima, perch√© appunto un corpo pu√≤ comunque uscire da un campo gravitazionale senza raggiungere tale velocit√†, purch√© la propulsione sia costante nel tempo. Questo valore ovviamente si intende attrito escluso, per il quale i calcoli diventerebbero decisamente pi√Ļ complessi.
Ora √® necessaria un po’ di matematica per comprendere il concetto:

  • v= velocit√† di fuga
  • G= costante gravitazionale¬†¬†6,67¬†√ó¬†10‚ąí11¬†N m¬≤¬†/¬†kg¬≤
  • M= massa del corpo celeste
  • r= raggio del corpo celeste ( se ne deduce che quindi la velocit√† di fuga sar√† minore calcolata prendendo come riferimento un aereo in quota rispetto ad un uomo a 0 m di altitudine )

Analizzando tale formula ( di cui abbiamo omesso per ragioni di pesantezza la dimostrazione ), possiamo constatare come la¬†V¬†ed¬†r¬† siano¬†inversamente proporzionali.¬†Dunque al diminuire del raggio avremo un incremento della velocit√† di fuga, ed ovviamente vale l’opposto. Qui inseriamo un altro concetto, ossia il collasso gravitazionale.¬†In breve alla morte di una stella di notevoli dimensioni ( a seguito di eventi che spiegheremo pi√Ļ in basso per i pi√Ļ coraggiosi che vorranno avventurarcisi ), vi √® una drastica diminuzione del¬†raggio della stella, ma senza che la massa diminuisca ( o comunque non cos√¨ tanto da bilanciare la formula ). Tale evento porta dunque il¬†r¬†della formula a tendere a 0, con un esponenziale aumento della¬†v.¬†Questa aumenta a tal punto da raggiungere e superare il valore di¬†3¬†√ó¬†108¬†¬†m/s ( 300.000km\s per i meno ferrati, che sarebbe la velocit√† della luce nel vuoto ), cosicch√© persino la luce non sia abbastanza veloce per superare il valore di velocit√† di fuga.

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Altra cosa interessante da notare, è come un buco nero ( essendo sostanzialmente privo di luce ), sia individuabile esclusivamente attraverso gli effetti che esso ha sulla luce e sulla materia che precipita nel suo intenso campo gravitazionale.

La zona all’interno del buco nero √® stata denominata¬†orizzonte degli eventi.¬†Essendo un argomento veramente vasto e complesso, ne parleremo in un’altra rubrica.

Ora l’articolo assumer√† dei toni pi√Ļ complessi, quindi nel caso non capiate andate tranquilli. L’essenziale √® stato spiegato sopra, parlando della velocit√† di fuga e del perch√© la luce non riesca pi√Ļ a “fuggire”.

Andiamo dunque ad analizzare nel dettaglio il fenomeno precedentemente riportato del collasso gravitazionale.

Verso il termine del proprio ciclo vitale, dopo aver consumato tramite¬†fusione nucleare¬†il 90% dell’idrogeno¬†( formando elio ),¬†nel nucleo della¬†stella¬†si arrestano le reazioni nucleari. La¬†forza gravitazionale (¬†prima in¬†equilibrio¬†con la pressione generata dalle reazioni di fusione nucleare ) prevale dunque, e comprime la¬†massa¬†della stella verso il suo centro. Una volta che la densit√† ha raggiunto valori adeguati, pu√≤ iniziare una nuova fusione nucleare, stavolta dell’elio ( dalla quale si formano litio, azoto, ossigeno e silicio ). In questa fase √® caratteristico della stella contrarsi violentemente, e rilasciare nello spazio parte della sua massa. E’ qui che appunto le stelle con una massa non abbastanza grande si spengono del tutto, fino a diventare nel corso di milioni di anni un gigantesco pianeta. Nel caso il nucleo invece raggiungesse alla fine di questo processo una massa adeguata ( detta¬†¬†limite di Chandrasekhar¬†), le reazioni proseguono fino alla sintesi del ferro.¬†E’ fondamentale questo, poich√© da qui¬†le reazioni per la sintetizzazione di nuovi elementi non sono pi√Ļ esotermiche ma endotermiche ( al posto che emettere energia la si richiede ). Il nucleo della stella diventa dunque una massa inerme di ferro, ed il processo di collasso gravitazionale non pu√≤ essere pi√Ļ fermato. A questo punto la stella subisce una contrazione elevatissima, la quale fa entrare in gioco la pressione di degenerazione. Tale pressione ( di cui vi invitiamo a leggere la pagina linkata precedentemente per capire di cosa si parla ) arresta bruscamente il processo di contrazione, dal quale per√≤ si genera successivamente un’immensa esplosione ( supernova di tipo II ).
Durante tale esplosione la stella perde gran parte della propria massa, e l’unica cosa a rimanere √® un nucleo estremamente denso. Se la sua massa √® abbastanza piccola da permettere alla pressione di degenerazione di contrastare la forza di gravit√† si arriva ad una situazione di equilibrio e si forma una stella di neutroni.
Se la massa invece √® ancora abbastanza elevata e supera il¬†¬†limite di Volkoff-Oppenheimer, nulla √® capace di opporsi alla forza gravitazionale,¬†dando origine appunto ad un buco nero. Secondo la relativit√† generale poi la pressione interna non viene pi√Ļ esercitata verso l’esterno, anzi diventa essa stessa una sorgente del campo gravitazionale ( rendendo cos√¨ il collasso praticamente infinito ).

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Ecco dunque uno dei modi per cui si pu√≤ generare un buco nero ( attualmente il pi√Ļ accreditato e riconosciuto ).

Sperando sia stato di vostro gradimento, vi invitiamo a continuare a seguirci per nuovi ed interessanti articoli sempre sull’approfondimento scientifico!

Ad maiora!

 

 

 

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