7 fatti strani sui buchi neri

I buchi neri sono forse le caratteristiche più affascinanti del nostro universo. Come lunghi tunnel oscuri verso il nulla (o gigantesche discariche di rifiuti), questi misteriosi apparecchi nello spazio esercitano un'attrazione gravitazionale così avvincente che nulla nelle vicinanze - nemmeno la luce - può sfuggire all'ingestione. Ciò che entra (per lo più) non esce mai. (Ne parleremo più avanti).

Per questo motivo i buchi neri sono invisibili all'occhio, leggeri come lo spazio vuoto e buio che li circonda. Gli scienziati sanno che non esistono perché possono vedere un vero buco, ma perché il tremendo serraggio gravitazionale di un buco nero influenza le orbite delle stelle e dei gas vicini. Un altro indizio è la radiazione rilevabile emessa quando il gas che viene aspirato viene surriscaldato. In effetti, queste forti emissioni di raggi X portarono alla scoperta del primo buco nero, Cygnus X-1 nella costellazione del Cygnus, nel 1964.

Se tutto ciò sembra fantascienza, continua a leggere. È solo la punta dell'iceberg cosmico. Come gli scienziati stanno scoprendo, i buchi neri sono persino più strani della fantascienza. Ecco sette misteri su cui riflettere.

1. I buchi neri distorcono il tempo e lo spazio che li circonda.

Se ti capitasse di volare vicino a un buco nero, la sua estrema attrazione gravitazionale rallenterebbe sempre più il tempo e deformerebbe lo spazio. Verrai trascinato sempre più vicino, unendo gradualmente un disco di accrescimento di materiale spaziale in orbita (stelle, gas, polvere, pianeti) che si avventa verso l'interno verso l'orizzonte degli eventi o "punto di non ritorno". Una volta attraversato questo confine, la gravità avrebbe superato tutte le possibilità di fuga e si sarebbe super-allungati o "spaghettificati" mentre si precipitava verso la singolarità al centro del buco nero - un punto inconcepibilmente piccolo con una massa mostruosa dove gravità e densità avvicina teoricamente l'infinito e le curve spazio-tempo all'infinito. In altre parole, verrai inghiottito e annientato in un luogo che sfida completamente le leggi della fisica quando le comprendiamo.

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2. I buchi neri sono disponibili in miniatura, medio e mammut.

I buchi neri di massa stellare di dimensioni medio sono il tipo più comune. Si formano quando una massiccia stella morente, o supernova, esplode e il nucleo rimanente collassa dal peso della sua stessa gravità. Alla fine, si comprime in una singolarità minuscola, infinitamente densa che forma il centro. In verità, quindi, i buchi neri non sono in realtà buchi, ma punti di materia altamente compattata con impronte gravitazionali fuori misura. I buchi neri di massa stellare in genere pesano circa 10 volte di più rispetto al nostro sole, anche se gli scienziati ne hanno scoperti alcuni che sono significativamente più grandi.

I buchi neri supermassicci sono i più grandi dell'universo, alcuni con masse miliardi di volte superiori a quelli del nostro sole. Gli scienziati non comprendono appieno come si formano, ma questi enormi scatti mentali celesti potrebbero essere apparsi poco dopo il Big Bang e si ritiene che esistano al centro di ogni galassia, anche i più piccoli. La nostra galassia della Via Lattea si sviluppa a spirale attorno al Sagittario A * (o Sgr A *), che contiene la massa di circa 4 milioni di soli.

I ricercatori hanno anche recentemente scoperto buchi neri invisibili che sembrano divorare materiale e gas a un ritmo più lento, il che significa che vengono emessi meno raggi X, quindi sono più difficili da rilevare. Gli astronomi credono anche che ci siano piccoli buchi neri primordiali formati nei secondi successivi al Big Bang. Questi mini-misteri devono ancora essere osservati, ma il più piccolo potrebbe essere più minuscolo di un atomo (ma con la massa di un asteroide) e l'universo potrebbe sciamare con loro.

Il buco nero supermassiccio Sagittario A * (al centro) si trova nel cuore della nostra galassia della Via Lattea. Questa immagine, scattata con il telescopio spaziale Chandra X-Ray Observatory della NASA, mostra echi di luce (cerchiati) da un recente scoppio di raggi X. (Foto: NASA / Wikimedia Commons)

3. Ci sono troppi buchi neri da contare.

Si pensa che la sola galassia della Via Lattea abbia circa 100 milioni di buchi neri di massa stellare, oltre al supermassiccio Sgr A * nel suo cuore. Con 100 miliardi di galassie là fuori, ognuna con 100 milioni di buchi neri di massa stellare e un mostro supermassiccio centrale (per non parlare di altri tipi scoperti), è come cercare di contare granelli di sabbia.

4. I buchi neri divorano le cose e le sputano regolarmente.

I buchi neri certi di non vagare per l'universo come predatori affamati, pianeti stalking e altre prede spaziali per cena. Piuttosto, queste bestie celesti banchettano con materiale che orbita troppo vicino, come questa sfortunata stella che gli scienziati hanno visto essere inghiottiti nell'ultimo decennio (il pasto buco nero più lungo mai registrato). La buona notizia è che la Terra non è in rotta di collisione con nessun buco nero conosciuto.

Ma solo perché è improbabile che venga sgobbato, non significa che non dovremmo preoccuparci. Questo perché Sgr A * (e presumibilmente altri colossi supermassicci) occasionalmente scagliano "palle di sputa" di dimensioni planetarie che un giorno potrebbero farci entrare.

Come fanno gli spitball a sfuggire alle grinfie di un buco nero? In realtà sono fatti di materia che scivola dal disco di accrescimento prima di passare il punto di non ritorno e si fonde in pezzi. Nel caso di Sgr A *, questi pezzi pesanti vengono versati nella nostra galassia fino a 20 milioni di miglia all'ora. Speriamo che uno non si avvicini mai troppo al nostro sistema solare.

5. I buchi neri supermassicci danno anche vita a stelle e determinano quante stelle ottiene una galassia.

Allo stesso modo in cui frammenti di dimensioni planetarie vengono espulsi dal disco di accrescimento, una recente scoperta mostra che a volte i buchi neri di colosso svelano abbastanza materiale per formare stelle completamente nuove. Ancora più notevole, alcuni addirittura atterrano nello spazio profondo, ben oltre la loro galassia di origine.

E un nuovo studio sulla rivista Nature, pubblicato a gennaio, suggerisce che i buchi neri supermassicci non solo creano nuove stelle, ma controllano quante stelle una galassia ha un impatto diretto sulla velocità con cui il processo di formazione stellare si spegne. La formazione stellare, forse stranamente, si ferma più rapidamente nelle galassie con buchi neri più piccoli - per così dire - al centro.

Ulteriori informazioni sulla formazione stellare del buco nero qui:

6. È possibile fissare l'abisso.

Il nuovo Event Horizon Telescope - alimentato da nove dei telescopi ad alta risoluzione del mondo - ha recentemente scattato foto per la prima volta degli orizzonti degli eventi che circondano due buchi neri. Uno è il nostro Sgr A * e l'altro è un buco nero supermassiccio al centro della galassia Messier 87, a 53 milioni di anni luce di distanza. L'immagine di quest'ultima, ora soprannominata Powehi, ha stupito gli astronomi nell'aprile 2019, ma la sessione fotografica ha anche suscitato un nuovo interesse per le domande in corso su come appaiono i buchi neri e sulle leggi che deformano la mente della fisica che li guidano.

7. Ancora un altro grattacapo buco nero ...

Di recente gli astronomi in Sudafrica si sono imbattuti in una regione di spazio distante dove buchi neri supermassicci in diverse galassie sono allineati nella stessa direzione. Cioè, le loro emissioni di gas finiscono tutte come se fossero sincronizzate dal design. Le attuali teorie non possono spiegare come i buchi neri distanti fino a 300 milioni di anni luce sembrano agire in concerto. In effetti, l'unico modo è possibile, affermano i ricercatori, è se questi buchi neri ruotano nella stessa direzione - qualcosa che potrebbe essersi verificato durante la formazione della galassia nell'universo primordiale.

Nota del redattore: questa storia è stata originariamente scritta nell'aprile 2017 ed è stata aggiornata con nuove informazioni.

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