Una domanda sui buchi neri da: Cecilia Clementi.

Salve, io non sono troppo convinta dell'esistenza dei buchi neri. Mi dicono che ci sono casi osservativi in cui un pò per esclusione si conclude che "lá" ci deve essere un buco nero.
Potrebbe darmi una infarinatura sul tema, delle evidenze "sperimentali" e suggerirmi delle sapide letture? Grazie, buon lavoro
Cecilia (12/12/1997)

Risposta:

Per il momento l'esistenza dei buchi neri, siano essi di massa stellare come quelli che si pensa si trovino in alcuni sistemi binari, che quelli di massa di milioni-miliardi di masse solari che si pensa si trovino nel nucleo delle Galassie Attive, si basa su una serie di osservazioni che possono essere spiegate "facilmente" all'interno della teoria corrente della gravitazione (la Relatività Generale) solo assumendo che i buchi neri vi siano davvero.

Comunque, la rimando alla lettura di un bellissimo libro appena tradotto in italiano (è fortunata...) di Mitchell Begelman e Martin Rees, dal titolo: "L'attrazione fatale della gravità: i buchi neri nell'Universo".

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Ha risposto Massimo Calvani

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Una domanda sui buchi neri di Tomaso Da Re

Nel capitolo riguardante i buchi neri, si parla dell' effetto "lente gravitazionale". Ora, se un ipotetico buco nero si trovasse tra la terra e una stella, e quest'ultima fosse posta, ad es., 20° a destra rispetto lo stesso, in virtų di tale effetto noi dovremmo vedere o pių stelle (anche se sempre la stessa) oppure questa dovrebbe essere visibile ancora pių a destra del buco nero. Ma chiedo: se il buco nero ha una cosė grande forza gravitazionale, piegando quindi la luce verso di sé, perche noi non vediamo tale stella ancora pių vicina al buco (es. a 10°)? La ringrazio per la cortese attenzione e spero che mi risponda.
(12/12/1997)

Risposta:

È errato pensare che i buchi neri siano talmente "voraci" da risucchiare qualunque cosa passi a grandi distanze da loro. Lo stesso vale per la deflessione subita da un raggio luminoso.

Tanto per chiarire le idee, rifacendosi ai calcoli di Einstein per la deflessione di un raggio luminoso proveniente da una stella e che passi vicino al Sole, si trova che l'angolo di deflessione è pari a 4M/b dove M è la massa del Sole in opportune unità di misura e b è il parametro d'impatto, ovvero la distanza minima a cui passa il raggio. Nel caso in cui b sia uguale al raggio del Sole (il caso di massima deflessione) la formula ci dice che l'angolo è solo di 1".74 secondi.

Questo effetto fu misurato per la prima volta durante l'eclisse di Sole del 1919 e costituì la prima verifica sperimentale della Teoria della Relatività Generale di Einstein.
Se al posto del Sole vi fosse un buco nero di pari massa, il suo raggio sarebbe di pochi chilometri e raggi luminosi che passano a 20° non se ne accorgerebbero neanche!

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Una domanda di Giuseppe Neri.

Visto che le domande sui buchi neri vanno per la maggiore ne propongo una anch'io.
Il dubbio che ho riguarda il collasso stellare: se il collasso inizia, come sembra logico, dal nucleo della stella, a un certo punto nella regione centrale dell'astro sarà concentrata una tale quantità di massa da generare un orizzonte degli eventi (ossia il campo gravitazionale sara così intenso che neppure la luce potra più sfuggire da quella regione)...

Risposta:

Per rispondere a questa domanda occorre chiarire due concetti importanti.

1) Collasso stellare e orizzonte degli eventi:
l'orizzonte degli eventi è una superficie fittizia che si trova all'esterno della stella collassata e non al suo interno. Ad esempio, per il Sole il raggio del suo orizzonte deglie eventi è di (circa) 3 chilometri, che è ben all'interno del Sole! Solo una volta che il Sole potesse essere compresso entro tale dimensione, la luce non sarebbe più in grado di sfuggire.

2) Collasso stellare e tempo:
il fatto è che il modo in cui viene misurato lo scorrere del tempo, dipende da chi lo misura. Per un eventuale astronauta che volesse fare l'esperienza di rimanere sulla superficie di una stella che collassa, il tempo di collasso è brevissimo (il povero astronauta farebbe una brutta fine...), mentre per un osservatore che si trovi a grande distanza in effetti il collasso sembra durare un tempo infinito. Tuttavia, man mano che il collasso procede, la luce pemessa dalla stella arriva all'infinito con una frequenza sempre più spostata verso il rosso ed una intensità che diminuisce. Speriamo che questo chiarisca il problema posto.

Ha risposto: Massimo Calvani

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Una nuova domanda di Tomaso Da Re:

Durante una nota trasmissione televisiva ("Viaggio nel Cosmo" del 6.02.98), ho sentito parlare di buchi neri di piccolissime dimensioni. Anche se in realtà sono assai scettico, non pensavo, e tuttora non sono convinto, che alcuni buchi neri abbiano dimensioni paragonabili ai nuclei degli atomi. Chiedo:
1)Conferma o meno di questo fatto.
2)Se la risposta dovesse essere affermativa, come si comporterebbero in presenza di altri corpi anche di notevole dimensione con i quali dovessero venire in collisione? Vi ringrazio per la cortese attenzione.

Risposta:

In effetti gli astrofisici teorici pensano che mini-buchi neri, della massa di un asteroide e della dimensione di un atomo, possano essersi formati nelle prime fasi di vita dell'Universo.
L'interesse in questi oggetti &è cresciuto in seguito alla previsione di Stephen Hawking dell'evaporazione dei buchi neri: essi infatti potrebbero esplodere come bombe atomiche dando origine ad una copiosa emissione di raggi X e gamma (che tuttavia non sono mai stati osservati).
Per quanto riguarda la loro interazione gravitazionale con altri corpi, il loro campo gravitazionale sarebbe molto intenso nelle loro immediate vicinanze, quindi se per caso ne passasse uno nel sistema solare, ce ne accorgeremmo! Mi ricordo anche di un romanzo di fantascienza in cui un mini-buco nero era penetrato nel nucleo della Terra....

Ha risposto Massimo Calvani

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