Buco nero
[[Immagine:BlackHole.jpg|thumb|right|250px|Un buco nero in una rappresentazione artistica della NASA. ]]
Un buco nero è un oggetto stellare prodotto dal collasso finale di una stella di massa almeno tre volte quella del sole. Al termine del proprio ciclo vitale, il nucleo di una stella si spegne, avendo esaurito tutto il suo combustibile nucleare. La forza gravitazionale, che prima era in equilibrio con la pressione generata dal nucleo, prevale e comprime la massa della stella verso il suo centro. In alcuni casi, la densità raggiunta dalla stella morente è tale da creare un campo gravitazionale estremamente intenso che non permette a nulla di sfuggire alla sua attrazione, neppure la luce. Il nome di questi oggetti deriva da questa caratteristica, che li rende simili a buchi dove nulla può più uscire. Essi non possono essere osservati direttamente, ma possono essere scoperti a causa dei loro effetti di attrazione nei confronti della materia vicina. Uno degli oggetti nella Via Lattea candidati ad essere un buco nero è una sorgente di raggi X chiamata Cygnus X-1.
Viene ipotizzato che enormi buchi neri (di massa pari a milioni di volte quella del sole) esistano al centro delle galassie, come nella nostra e nella galassia di Andromeda.
Una caratteristica dei buchi neri è il cosiddetto orizzonte degli eventi, una superficie immaginaria che circonda l'oggetto. Qualunque cosa oltrepassi questo limite (che è puramente matematico, posto ad una distanza dal centro del buco nero pari al raggio di Schwarzschild) non può più uscirne o trasmettere segnali all'esterno. Una frase coniata dal fisico John Archibald Wheeler, un buco nero non ha capelli, sta a significare che tutte le informazioni della massa che cade in un buco nero vengono perdute, ad eccezione di tre fattori: massa, carica e momento angolare. Il corrispondente teorema è stato dimostrato da Wheeler, il quale è anche colui che ha dato il nome a questi oggetti astronomici.
L'enorme campo gravitazionale creato da questi oggetti ha affascinato fisici e astrofisici che si interrogano sulle conseguenze di un campo gravitazionale così intenso, alla luce della teoria della relatività di Albert Einstein. Alcuni hanno infatti teorizzato (si tratta per il momento di pure speculazioni) che un buco nero possa creare un wormhole.
In realtà un buco nero non è del tutto nero: esso emette particelle, in quantità inversamente proporzionale alla sua massa, portando ad una sorta di evaporazione. Questo fenomeno, dimostrato nel 1974 per la prima volta dal fisico Stephen Hawking, è noto come radiazione di Hawking ed è alla base della termodinamica dei buchi neri. Alcune sue osservazioni sull'orizzonte degli eventi dei buchi neri, inoltre, hanno portato alla formulazione del principio olografico.
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Modelli matematici
Poiché per descrivere un buco nero sono sufficienti tre parametri: massa, momento angolare e carica elettrica, i modelli matematici derivabili come soluzioni della teoria della relatività generale si riconducono a quattro:
Buco nero di Schwarzschild
È la soluzione più semplice, in quanto riguarda oggetti non rotanti e privi di carica elettrica, ma è anche piuttosto improbabile nella realtà, poiché un oggetto dotato anche di una minima rotazione, una volta contratto in buco nero deve aumentare enormemente la sua velocità angolare in virtù del principio di conservazione della quantità di moto.
Buco nero di Kerr
Tratta di oggetti rotanti e privi di carica elettrica, caso che presumibilmente corrisponde alla situazione reale. Un oggetto dotato di un campo gravitazionale intenso come quello di un buco nero, ruotando trascina con se lo spaziotempo circostante, distorcendolo.
Buco nero di Kerr-Newman
Riguarda la situazione in cui sia ha sia rotazione che carica elettrica, ed è la soluzione più generale.
Buco nero di Reissner-Nordstrøm
È il caso di un buco nero dotato di carica elettrica ma non rotante.
Voci correlate
Categoria:Classificazione stellare
Categoria:Buchi neri