I BUCHI NERI
COME HANNO ORIGINE?
NEBULOSA
BUCO NERO
PROTO STELLA
SUPERNOVA
STELLA
GIGANTE ROSSA
LA NEBULOSA
Le stelle nascono nelle
NEBULOSE, nubi costituite
da polvere e gas.
PROTO STELLA
Dove la densità è maggiore
la contrazione aumenta la
temperatura della nube che
si trasforma in una PROTO
STELLA.
STELLA
All' interno di essa vi sono REAZIONI
TERMONUCLEARI che trasformano
l' IDROGENO in ELIO.
GIGANTE ROSSA
Quando quasi tutto l' idrogeno è stato trasformato
in elio, il nucleo diventa instabile e si contrae
innescando nuove reazioni termonucleari che
trasformano l' ELIO in CARBONIO.
La temperatura aumenta e la superficie
si dilata fino a raggiungere un nuovo
equilibrio dove la stella si definisce
GIGANTE ROSSA.
LA SUPERNOVA
È il collasso di una stella con la massa iniziale pari
a 10 volte o più quella del Sole.
CASO 1
Se la massa iniziale della stella è di 10 volte quella
del Sole allora il collasso della supernova può dare
vita a una STELLA DI NEUTRONI, una stella con un
diametro di circa 25 km, ma con una densità pari a
una volta e mezzo quella del Sole.
CASO 2
Se la stella ha una massa iniziale di
alcune decine di volte quella del Sole,
allora dopo la fase di SUPERNOVA, la
densità di ciò che resta è talmente
elevata che il suo collasso può dare
origine ad un BUCO NERO.
IL BUCO NERO
Nasce il buco nero,
la sua massa è
milioni di volte
superiore a quella
della Terra ma è
molto compressa.
Cos'è un buco
nero?
È una regione di spazio
dove l'attrazione
esercitata dalla forza di
gravità è talmente
potente che neanche la
luce riesce a sfuggirne
È una regione di spazio
dove il tempo e lo spazio
curvano su loro stessi
È il punto dalla
densità infinita.
il buco nero è un corpo
celeste nel quale lo spazio
e il tempo rimangono
avvolti fra di loro.
È stato teorizzato per la
prima volta da Albert
Einstein con le sue
equazioni.
Cosa c'è al centro di
una galassia?
• Ci sono milioni di buchi neri nell'universo. Alcuni
con una massa pari a quella di un miliardo di
soli, al centro di lontane galassie.
• Quando gli scienziati hanno cercato di osservare il
centro della nostra galassia per la prima volta non
ci sono riusciti perché le stelle erano oscurate da
una spessa cortina di polveri. Infatti, non è
possibile vedere le stelle al centro della nostra
galassia con normali telescopi.
• I raggi infrarossi tuttavia attraversano le polveri
perché la loro lunghezza d'onda è più ampia.
I Il centro della nostra galassia è stato osservato per la prima volta
nel 1966 da Eric Becklin attraverso un apparecchio che rilevava i
raggi infrarossi montato su un telescopio.
Al centro della nostra galassia vi è un BUCO NERO
SUPERMASSICCIO e ci sono tante stelle che ci orbitano intorno.
ALL'INTERNO DI UN
BUCO NERO
• Il buco nero è circondato da una nube
di gas ad altissima temperatura che
precipita al suo interno, lo spazio intorno
è talmente deformato che anche la
luce che lo attraversa ne esce distorta.
• Se si cadesse in un buco nero
sarebbe quasi certo che non si
sopravviverebbe, nel corso della
discesa finale si finirebbe nell' orizzonte
degli eventi senza accorgersene.
ORIZZONTE DEGLI EVENTI
• È definita come la superficie limite oltre la quale
nessun evento può influenzare un osservatore
esterno.
• Nel caso di un buco nero di Schwarzschild,
l'orizzonte degli eventi si crea nel momento in cui,
in un corpo autogravitante, la "materia", (l' insieme
di massa ed energia), è così concentrata che la
velocità di fuga dovrebbe essere pari o addirittura
superiore a quella della luce.
LA VELOCITÀ DI FUGA
•La velocità di fuga è la velocità minima
iniziale a cui un oggetto deve muoversi
per potersi allontanare indefinitamente
da una sorgente di campo
gravitazionale, senza considerare altri
fattori come l'attrito (es. aria).
Nel caso dei buchi neri di
Schwarzschild, l'orizzonte degli
eventi è una superficie sferica
che circonda una singolarità
posta al centro della sfera;
quest'ultima è un punto nel
quale la densità sarebbe infinita
e le leggi della fisica, secondo la
teoria della relatività generale,
perdono significato.
• Grazie a una simulazione
computerizzata basata sulle equazioni
di Einstein è possibile visualizzare lo
scenario all'interno di un buco nero.
• Mentre ci si avvicina al centro del buco
nero si attraversa un orizzonte interno, un
ingorgo di luce ed energia intrappolate.
Dopo si aprirebbe un passaggio, un varco
che attraversa lo spazio e il tempo
conosciuto come tunnel spaziale, a
questo punto si attraverserebbe una
strana porta chiamata buco bianco.
Qui il campo gravitazionale è invertito
rispetto a quello del buco nero, invece
di finire risucchiati si verrebbe catapultati
fuori, verso le zone più remote dello
spazio e del tempo.
Un buco nero è connesso ad un buco
bianco attraverso il ponte di EinsteinRosen, una sorta di scorciatoia spaziotemporale per viaggi interspaziali, che
potrebbe collegare il nostro universo ad
altri universi paralleli.
È stato però dimostrato solo
nella fisica teorica con calcoli
matematici e non nella fisica
pratica. Non si ha la certezza
che esso esisti perché non è
ancora stato potuto osservare.
Secondo Nikodem Poplaswky, il
nostro universo è solo una piccola
parte di un universo più grande.
Ogni volta che un buco nero si
forma, si crea simultaneamente un
buco bianco in una parte opposta
dell'universo che è collegata con il
ponte di Einstein-Rosen all' universo
dove dove si è creato il buco nero.
Si ipotizza che il nostro universo
si sia potuto formare da un
buco nero presente in un'altro
universo.
Ogni buco nero sarebbe un
ponte fra un universo e l'altro
rendendo virtualmente illimitato
il numero di universi esistenti.
Alcuni scienziati ipotetizzano anche
che il Big Bang, la nascita dell'
universo, sia avvenuta attraverso un
GIGANTESCO BUCO BIANCO.
FORZA DI INERZIA E FORZA DI GRAVITA
Consideriamo un uomo in ascensore sospeso
dal suolo che lascia cadere il proprio
accendino. Egli vede che l’accendino cade
sul pavimento, proprio come se fosse a terra.
Conclude così che una forza, la gravità, attira
verso il pavimento tutti i corpi presenti
nell’ascensore.
Ammettiamo che l’ascensore venga prelevato
da una magica gru, allontanato dalla Terra e
lasciato nello spazio senza che il suo ospite se
ne accorga; ammettiamo anche che il moto
dell’ascensore venga costantemente
accelerato verso l’alto di 9,8 m/s.
Lasciando l’accendino, l’osservatore lo
vedrebbe di nuovo cadere sul pavimento, e
potrebbe concludere che egli si trova ancora
sulla Terra. Se non guarda dal finestrino, non ha
nessuna possibilità di verificare che a far cadere
l’accendino stavolta è la forza inerziale e non la
forza di gravità.
La forza d'inerzia è una forza
apparente. È l'effetto
(accelerazione) che tutte le
forze hanno su un determinato
corpo (Massa).
Secondo la relatività generale di
Einstein, la gravità non è una forza
ma è la proprietà della materia di
deformare lo spazio-tempo
LO SPAZIO-TEMPO
• In fisica per spaziotempo, si intende la
struttura quadridimensionale dell'universo.
• Introdotto dalla relatività ristretta, è
composto da quattro dimensioni: le tre dello
spazio (lunghezza, larghezza e profondità) e
il tempo, e rappresenta il "palcoscenico" nel
quale si svolgono i fenomeni fisici.
La RELATIVITÀ RISTRETTA
La teoria della relatività ristretta o speciale
fu pubblicata da Einstein nel 1905.
La teoria di Einstein è basata su due
postulati fondamentali:
1) Le leggi della fisica sono le stesse in
tutti i sistemi di riferimento inerziali.
Non esiste un sistema inerziale
privilegiato (Principio di relatività).
2) La velocità della luce nel vuoto ha
lo stesso valore in tutti i sistemi inerziali
(Principio della costanza della velocità
della luce).
La RELATIVITÀ GENERALE
La relatività generale estende le leggi della relatività
ristretta, valide anche ai sistemi non inerziali.
La relatività generale afferma che tutte le leggi della
fisica devono avere la stessa forma in tutti i sistemi di
riferimento. Tutti i punti di vista si equivalgono.
I BUCHI NERI
SCRITTO DA:
FRANCESCO STIR
SONNY BELLINATO
GIACOMO VAROTTO
LUCA PEZZATO
CLASSE 1IA