Introduzione ai Buchi Neri

“Un punto di non ritorno” – quante volte abbiamo sentito questa frase nei discorsi, nei film o nei libri? Essa è spesso utilizzata per parlare di quelle che sono senza dubbio tra le entità più affascinanti e misteriose del cosmo: i buchi neri.

Il concetto di buchi neri è riuscito a mantenere il suo mistero nel corso dei secoli, da quando l’astronomo britannico, John Michell, teorizzò la loro esistenza nel 1784. Più tardi, dopo la pubblicazione della teoria della relatività generale di Albert Einstein, il concetto divenne più certo. Tuttavia, fu solo nel 1971 che si scoprì finalmente il primo buco nero (Cygnus X-1).

I buchi neri sono regioni dello spazio in cui la gravità è così intensa che nulla, nemmeno la luce, può sfuggirne. In sostanza, si tratta di oggetti così densi che la loro attrazione gravitazionale è opprimente.

Formazione dei buchi neri

Per comprendere perché esistono i buchi neri, dobbiamo prima esaminare come si formano. I buchi neri si originano da una stella massiccia.

Quando una stella massiccia – spesso 20 volte o più massiccia del sole – esaurisce il suo carburante nucleare, la sua pressione diminuisce, causando il “collasso” della stella sotto la propria forza gravitazionale. Questo porta a un’esplosione gigantesca nota come supernova.

Dopo la supernova, gli strati esterni della stella vengono espulsi nello spazio, mentre il nucleo si contrae. Ciò aumenta esponenzialmente la massa del nucleo, amplificando a sua volta la sua forza gravitazionale.

A un certo punto, il nucleo collassa anch’esso sotto la propria gravità, creando una singolarità e un buco nero, un oggetto con un’attrazione gravitazionale così intensa che nulla può sfuggirgli, nemmeno la luce.

Perché esistono i buchi neri?

Esistenza dei buchi neri è una conseguenza delle leggi fondamentali della fisica. Nel 1915, Albert Einstein introdusse il concetto di curvatura dello spaziotempo, secondo cui oggetti massicci come stelle e pianeti deformano il tessuto dello spaziotempo attorno a loro. I buchi neri rappresentano la manifestazione più estrema di questa curvatura.

I buchi neri esistono perché, mentre una stella supermassiccia collassa in un singolo punto con gravità immensa, la curvatura dello spaziotempo in quella regione diventa infinita. Quel punto è una singolarità.

Si è a lungo discusso se i buchi neri potessero esistere. Anche Einstein credeva che non fossero possibili, poiché pensava che la stella avrebbe trovato un punto stabile prima di collassare completamente.

Tipi di buchi neri

I buchi neri sono principalmente classificati in tre categorie in base alla loro massa e dimensione: buchi neri stellari, buchi neri supermassicci e buchi neri intermedi.

I buchi neri stellari si formano a seguito del collasso gravitazionale di una stella massiccia e la loro massa varia da circa 3 a diverse decine di volte quella del Sole. I buchi neri supermassicci, che si trovano al centro della maggior parte delle galassie, inclusa la nostra Via Lattea, sono giganteschi, con una massa equivalente a milioni o miliardi di soli. La questione di come si siano formati rimane uno dei più grandi problemi irrisolti in astrofisica.

I buchi neri intermedi, come suggerisce il nome, sono buchi neri di dimensioni medie la cui esistenza è ancora oggetto di dibattito, poiché le prove a loro favore non sono così forti rispetto agli altri due tipi.

Riassunto

• I buchi neri si formano quando una stella massiccia muore e il suo nucleo collassa.
• Quando la stella collassa, crea un punto con così tanta massa e gravità che si genera un buco nero.
• I buchi neri esistono perché quel singolo punto curva infinitamente lo spaziotempo.