Singolarità gravitazionale - Buco nero stellare.

Nel precedente intervento parlavamo di astri, di spazio, dell'universo, questo mistero che dall'inizio dei tempi cerchiamo di capire, dove ad ogni traguardo la soluzione diventa sempre più lontana... Eravamo rimasti alle stelle, dicendo che ce ne sono svariati tipi come voi sicuramente saprete, ad esempio le nane (bianche gialle rosse ecc...) o le nove/supernove e molte altre ancora ma ci sono altri tipi di stelle che quasi sicuramente non avete mai sentito, come le gravastars, le stelle neutroniche, di quark...

Questa volta voglio però descrivere una realtà di cui si è parlato molto, una realtà sempre in movimento con continue scoperte e cambiamenti, affascinante ma allo stesso tempo paurosa, forse persino inesistente...

I buchi neri

Rappresentazione artistica di un buco nero e del suo effetto gravitativo. 

Tutti voi sapete cos'è un buco nero, c'è chi dice sia è un tunnel spaziale verso un'altra dimensione, chi pensa sia un vuoto che risucchia tutto ciò che si avvicina, chi ancora  crede sia solamente un astro come un altro senza nessun tipo di effetto. Andiamo a farci un'opinione personale su questo misterioso astro visto perlopiù come un mostro che inghiotte e distrugge tutto...

La fantascienza ha sempre reso l'idea che il buco nero sia una specie di portale, una sorta di passaggio con un'entrata ed un'uscita, ma la verità lunge da queste ipotesi o forse la verità è proprio questa? Se fosse l'inizio di una galleria spaziale, dove usciresti, se usciresti, alla fine di questo viaggio?

Ciò che sappiamo è che non lo sapremo mai...

Rappresentazione artistica della formazione di un buco nero stellare.

Io personalmente non sono molto fantasioso, la mia idea di buco nero segue quella della scienza moderna, il buco nero stellare è un astro, e come ogni astro è dotato di una propria massa, una dimensione, un colore ed una gravità.

Ciò che differenzia però il buco nero dal resto degli astri è proprio quest'ultima variabile, la gravità, che in un buco nero è di gran lunga maggiore, come dimostrato da diversi studi, rispetto a quella degli altri astri.

Ogni materia in movimento, organica o no, ha una resistenza alle attrazioni gravitazionali che viene chiamata velocità di fuga.

Il buco nero ha una gravità così forte che è persino maggiore della velocità di fuga della luce, ciò significa che neanche la luce riesce a sfuggire a questa attrazione, e questo ne caratterizza il colore nero perchè la luce non riflette ma rimane impressa e schiacciata sulla sua superficie.

Tutta la materia con velocità di fuga più bassa dell'attrazione gravitazionale si schiaccia sulla sua superficie.

Prendiamo per esempio la Terra: se il nostro pianeta avesse una gravità più elevata, la luna orbiterebbe più vicina, ma se la gravità fosse esageratamente più elevata (come nel caso del buco nero) la luna si schiaccerebbe sulla superficie della Terra, diventandone parte integrante condividendo la massa.

Secondo recenti studi si presume che al centro di ogni galassia vi sia un buco nero stellare che, con la sua massa quasi infinita e la sua forza di gravità elevatissima, tenga in orbita l'intera galassia intorno a se stesso.

 Rappresentazione di un buco nero supermassivo al centro di una galassia.

Ma... Come nasce un buco nero stellare?

Parliamo di nuovo di stelle e prendiamo in considerazione una stella che conosciamo bene, il Sole. La stella emette energia (luce e calore) attraverso delle reazioni nucleari degli elementi presenti intorno al suo nucleo.

Queste reazioni danno origine ad altri elementi che a loro volta danno origine a nuove reazioni nucleari.

La fine in valore quantitativo di un'elemento della catena comporta l'innesco di altre reazioni nucleari con gli elemeni prodotti dalle precedenti.

Ogni serie di reazioni nucleari consuma parte dei gas della stella e ne diminuisce quindi la massa.

Dopo milioni di anni, queste reazioni avranno una fine e la stella comincierà a contrarsi dato che verrà a mancare l'equilibrio tra la forza di gravità del nucleo e la massa degli strati esterni al nucleo, ed avviene un collasso gravitazionale.

 Meccanismo del collasso gravitazionale verso il nucleo della stella.

Se la massa che rimane è inferiore a circa 8 masse solari, la stella si stabilizza, le reazioni nucleari si fermano, si spegne e gradualmente si fredda.

Se invece la massa rimasta è superiore a circa 8 masse solari la stella tende a continuare le reazioni nucleari sintetizzando persino il ferro fino a che il nucleo và incontro ad un altro collasso, questa volta però irreversibile. Questo collasso genera una violentissima esplosione e la stella prende il nome di supernova. L'energia luminosa prodotta da questa esplosione supera per qualche istante l'energia luminosa di un'intera galassia.

In questo caso se la massa del nucleo residuo è inferiore a circa 4 masse solari si ottiene una stella di neutroni, altrimenti non ci sarà modo di evitare un'altro collasso gravitazionale irreversibile che genererà un buco nero stellare.

Il nucleo si comprime così tanto che tutta la massa si riduce in dimensioni relativamente minuscole.

Per esempio immaginate una stella con massa 100 volte quella del sole che si comprime nelle dimensioni di una biglia di vetro, immaginate un granello di sabbia che pesa come una nave da crociera.

Questa compressione genera una forza gravitazionale di dimensioni elevatissime, che di conseguenza non permette alla materia di sfuggire dal suo campo di attrazione.

Rappresentazione di un buco nero che cattura la luce di una stella vicina.


Possiamo vedere un buco nero?

In realtà, dato che assorbe e non riflette la luce, non possiamo vedere un buco nero direttamente, ma intorno a questa singolarità gravitazionale troviamo un'orizzonte degli eventi che caratterizza una linea immaginaria dopo la quale anche la luce non riesce a sfuggire all'attrazione gravitazionale.

Una materia con una velocità di fuga minore di quella della luce che transita nei pressi del buco nero potrebbe essere deviata o attratta, ma dopo l'orizzonte degli eventi nulla può sfuggire.

L'orizzonte degli eventi, quindi, separa lo spazio dove la materia (luce) può sfuggire, da quello dove nulla può.

Effetti gravitazionali di un buco nero, distorsione e cattura della luce.

 Spero che questo argomento vi abbia interessato, a me piace davvero molto pensare a cosa c'è fuori da questo nostro pianeta, a quanti diversi materiali esistono e quanti diversi stati della materia si possono raggiungere.

L'universo è un affascinante mistero...