BUCO NERO

Corpo celeste dotato di un campo gravitazionale così intenso da impedire a qualsiasi oggetto e persino alla luce (emissione elettromagnetica) di allontanarsi da esso. Per tale motivo esso non può essere mai osservato direttamente e viene detto, appunto, "nero".
Un buco nero è caratterizzato da una superficie ideale, sferica, l'orizzonte degli eventi, il cui raggio è proporzionale alla sua massa, secondo la formula:

R = 2mg/c^2

dove:

m = massa
g = costante di gravitazione universale
c = velocità della luce

In base a tale formula, un buco nero con una massa pari a quella del nostro Sole avrebbe un raggio di poco inferiore ai 3 Km; mentre un buco nero avente la massa della Terra avrebbe un raggio di appena 1 cm.
Secondo la teoria della relatività generale, la curvatura dello spazio-tempo aumenta illimitatamente man mano che ci si avvicina al centro del buco nero: non solo la materia della stella originaria viene compressa a densità infinita, ma anche il vuoto dello spazio-tempo all'esterno diventa infinitamente curvo.
Nel 1974, il fisico Stephen Hawking, sulla base di alcune conseguenze della meccanica quantistica, ha ipotizzato la possibilità che un buco nero irradi particelle con uno spettro tipico del corpo nero, e che tale processo porti, in tempi sufficientemente lunghi, alla totale estinzione del buco nero.

Rilevazione
Un buco nero, in quanto trattiene a sé qualsiasi tipo di radiazione, non può essere osservato direttamente. La sua presenza può tuttavia essere dedotta in maniera indiretta:

1. Prendendo in esame gli effetti dell'interazione tra il buco nero e i suoi eventuali vicini. Ciò si verifica quando il buco nero fa parte di un sistema binario la cui compagna è una stella ancora attiva. In tal caso, utilizzando le comuni leggi astronomiche (Keplero) si può calcolare se il periodo di rivoluzione del sistema corrisponde a una massa dell'oggetto invisibile abbastanza grande per essere un buco nero. Inoltre, se i due corpi celesti sono abbastanza vicini, può accadere che il buco nero risucchi verso di sé parte dei gas emessi dalla compagna stellare. Le particelle di gas, cadendo verso il buco nero, si urtano con una grande energia producendo raggi X, che possono essere osservati dalla Terra.

2. Curvatura della luce (o effetto lente). Un forte campo gravitazionale, come previsto da Albert Einstein, può incurvare la traiettoria di un raggio di luce che passi nelle sue vicinanze.

Questi effetti sono stati osservati più volte, negli ultimi anni, e costituiscono una prova indiretta dell'esistenza dei buchi neri.

Formazione di un buco nero
La regione centrale di una stella giunta alla fine della sua esistenza è estremamente densa. Dopo aver esaurito il combustibile nucleare di cui dispone (idrogeno, elio, carbonio), secondo le più recenti teorie, una stella può evolvere in uno dei seguenti oggetti celesti:

1) Se ha una massa inferiore a 1,2 masse solari, diventa una nana bianca, una stella di dimensioni dell'ordine di quelle della Terra, ma con densità al centro di quasi 100 tonnellate per centimetro cubo.

2) Se invece la massa della stella è superiore alle 1,2 masse solari, essa collassa fino a ridursi alle dimensioni inferiori di una nana bianca. Quando la materia si comprime a densità superiori a 100 tonnellate per centimetro cubo, il guscio formato dagli elettroni non è più in grado di controbilanciare l'enorme pressione e i nuclei atomici si avvicinano fino ad entrare in contatto tra loro: la stella diviene una stella di neutroni.

3) Se la massa della stella supera le 3 masse solari, la stella di neutroni non riesce più a sostenersi e a bilanciare la forza gravitazionale: si trasforma in un buco nero, un oggetto in cui la gravità è talmente potente da non permettere che nulla sfugga da esso.

Cenni storici
Il primo scienziato ad ipotizzare l'esistenza dei buchi neri fu Karl Schwarschild, nel 1916. Basandosi sulla teoria della relatività generale di Einstein, egli teorizzò la possibilità che un oggetto con una enorme massa, sotto la propria forza di gravità, si contraesse fino al punto da trattenere persino la luce.
Egli calcolò anche il raggio dell'orizzonte degli eventi sostenendo che esso è dato in chilometri moltiplicando per 2,95 la massa del corpo prendendo come riferimento quella del Sole.


ARTICOLI (per l'approfondimento)


Leonard Susskind, La guerra dei buchi neri, Adelphi, Milano, 2009

Arthur I. Miller, L'impero delle stelle. Amicizia, ossessione e tradimento alla ricerca dei buchi neri, Codice Edizioni, Torino, 2006

Jim Al-Khalilli, Buchi neri, wormholes e macchine del tempo, Dedalo, 2004

Augusto Sabbatini, Buchi neri. L'oscura energia del cosmo, Gribaudo, Milano, 2003 John Taylor, I buchi neri. La fine dell'universo?, Eco, Milano, 2002

Stephen Hawking, Buchi neri e universi neonati. E altri saggi, Rizzoli, 2000

Stephen Hawking, Dal big bang ai buchi neri. Breve storia del tempo, Rizzoli, 2000

Mitchell Begelman, L'attrazione fatale della gravità. I buchi neri dell'universo, Zanichelli, Bologna, 1997

Jacob D. Bekenstein, Buchi neri. Comunoicazione ed energia, Di Renzo

John Gribbin, Costruire la macchina del tempo. Viaggio attraverso i buchi neri e i cunicoli spazio-temporali, Aporie, 1996

Giancarlo Bernardi, I buchi neri, TEN, Roma, 1996

Isaac Asimov, Pulsar, quasars e buchi neri, Editoriale scienze, Trieste, 1994

Jean Pierre Luminet, I buchi neri, Nardi, Firenze, 1992

R. e H. Sexl, Nane bianche, buchi neri e stelle di neutroni, Boringhieri, Torino

Harry L. Shipman, Buchi neri, quasars e universo: le nuove frontiere della moderna cosmologia, Zanichelli, Bologna, 1982

Robert M. Wald, Teoria del big bang e buchi neri, Boringhieri, Torino, 1980

Nigel Henbert, L'avventura dell'universo: stelle, galassie, buchi neri..., Laterza, Bari, 1980

Remo Cantoni, Stelle cannibali: buchi neri e le singolarità nude, Moizzi, Milano, 1976


Buco nero/Wikipedia
Pagina di Wikipedia dedicata ai buchi neri.

Buco nero/Astrosurf
Breve scheda illustrata sui buchi neri.

Buco nero/Uniroma3
Scheda su buchi neri e singolarità.

Buco nero/Unibo
Breve scheda sui buchi neri.