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I buchi neri sono uno degli oggetti più sorprendenti e allo stesso tempo spaventosi del nostro Universo. Sorgono nel momento in cui le stelle con una massa enorme finiscono il combustibile nucleare. Le reazioni nucleari si fermano e le stelle cominciano a raffreddarsi. Il corpo della stella si contrae sotto l'influenza della gravità e gradualmente inizia ad attrarre a sé oggetti più piccoli, trasformandosi in un buco nero.

Primi studi

I luminari della scienza hanno iniziato a studiare i buchi neri non molto tempo fa, nonostante il fatto che i concetti di base della loro esistenza siano stati sviluppati nel secolo scorso. Il concetto stesso di "buco nero" fu introdotto nel 1967 da J. Wheeler, sebbene la conclusione che questi oggetti inevitabilmente sorgono durante il collasso di stelle massicce sia stata fatta negli anni '30 del secolo scorso. Tutto all'interno del buco nero - asteroidi, luce, comete da esso assorbite - una volta si è avvicinato troppo ai confini di questo misterioso oggetto e non è riuscito a lasciarli.

Confini dei buchi neri

Il primo dei confini di un buco nero è chiamato limite statico. Questo è il confine della regione, entrando nella quale un oggetto estraneo non può più restare fermo e inizia a ruotare rispetto al buco nero per evitare di cadervi dentro. Il secondo confine è chiamato orizzonte degli eventi. Tutto ciò che si trova all'interno di un buco nero una volta ha superato il suo confine esterno e si è spostato verso il punto di singolarità. Secondo gli scienziati, qui la sostanza confluisce in questo punto centrale, la cui densità tende all'infinito. Le persone non possono sapere quali leggi della fisica operano all'interno di oggetti con tale densità, e quindi è impossibile descrivere le caratteristiche di questo luogo. Nel senso letterale della parola, è un “buco nero” (o forse una “lacuna”) nella conoscenza che l’umanità ha del mondo che ci circonda.

Struttura dei buchi neri

L'orizzonte degli eventi è il confine impenetrabile di un buco nero. All'interno di questo confine c'è una zona dalla quale non possono uscire nemmeno gli oggetti la cui velocità di movimento è uguale alla velocità della luce. Persino i quanti di luce stessi non possono lasciare l’orizzonte degli eventi. A questo punto nessun oggetto potrà più uscire dal buco nero. Per definizione, non possiamo scoprire cosa c'è dentro un buco nero - dopo tutto, nelle sue profondità c'è un cosiddetto punto di singolarità, che si forma a causa dell'estrema compressione della materia. Una volta che un oggetto cade all'interno dell'orizzonte degli eventi, da quel momento in poi non potrà più uscirne e diventare visibile agli osservatori. D’altra parte, chi si trova all’interno dei buchi neri non può vedere nulla che accada all’esterno.

La dimensione dell'orizzonte degli eventi che circonda questo misterioso oggetto cosmico è sempre direttamente proporzionale alla massa del buco stesso. Se la sua massa raddoppia, il confine esterno diventerà due volte più grande. Se gli scienziati riuscissero a trovare un modo per trasformare la Terra in un buco nero, la dimensione dell'orizzonte degli eventi sarebbe di soli 2 cm di sezione trasversale.

Categorie principali

Di norma, la massa di un buco nero medio è approssimativamente uguale a tre masse solari o più. Dei due tipi di buchi neri si distinguono quelli stellari e supermassicci. La loro massa supera quella del Sole di diverse centinaia di migliaia di volte. Le stelle si formano dopo la morte di grandi corpi celesti. Dopo il completamento compaiono buchi neri di massa regolare ciclo vitale grandi stelle. Entrambi i tipi di buchi neri, nonostante origini diverse, hanno proprietà simili. I buchi neri supermassicci si trovano al centro delle galassie. Gli scienziati suggeriscono che si siano formati durante la formazione delle galassie a causa della fusione di stelle strettamente adiacenti tra loro. Si tratta però solo di supposizioni, non confermate dai fatti.

Cosa c'è dentro un buco nero: ipotesi

Alcuni matematici credono che all'interno di questi misteriosi oggetti dell'Universo ci siano i cosiddetti wormhole: transizioni verso altri universi. In altre parole, nel punto di singolarità esiste un tunnel spazio-temporale. Questo concetto è servito a molti scrittori e registi. Tuttavia, la stragrande maggioranza degli astronomi ritiene che non esistano tunnel tra gli Universi. Tuttavia, anche se esistessero, gli esseri umani non hanno modo di sapere cosa c’è dentro un buco nero.

Esiste un altro concetto, secondo il quale all'estremità opposta di un simile tunnel si trova un buco bianco, da cui una gigantesca quantità di energia fluisce dal nostro Universo a un altro mondo attraverso i buchi neri. Tuttavia, in questa fase di sviluppo della scienza e della tecnologia dei viaggi questo tipo fuori questione.

Collegamento con la teoria della relatività

I buchi neri sono una delle previsioni più sorprendenti di A. Einstein. È noto che la forza gravitazionale che si crea sulla superficie di qualsiasi pianeta è inversamente proporzionale al quadrato del suo raggio e direttamente proporzionale alla sua massa. Per questo astro possiamo definire il concetto di seconda velocità cosmica, necessaria per vincere questa forza gravitazionale. Per la Terra è pari a 11 km/sec. Se la massa del corpo celeste aumenta e il diametro, al contrario, diminuisce, la seconda velocità cosmica potrebbe eventualmente superare la velocità della luce. E poiché, secondo la teoria della relatività, nessun oggetto può muoversi più velocemente della velocità della luce, si forma un oggetto che non permette a nulla di sfuggire oltre i suoi limiti.

Nel 1963, gli scienziati scoprirono i quasar, oggetti spaziali che sono gigantesche fonti di emissioni radio. Si trovano molto lontano dalla nostra galassia: la loro distanza è di miliardi di anni luce dalla Terra. Per spiegare l'attività estremamente elevata dei quasar, gli scienziati hanno introdotto l'ipotesi che al loro interno si trovino dei buchi neri. Questo punto di vista è ormai generalmente accettato negli ambienti scientifici. Le ricerche condotte negli ultimi 50 anni non solo hanno confermato questa ipotesi, ma hanno anche portato gli scienziati alla conclusione che al centro di ogni galassia ci sono dei buchi neri. Esiste anche un oggetto del genere al centro della nostra galassia; la sua massa è di 4 milioni di masse solari. Questo buco nero si chiama Sagittario A e, poiché è il più vicino a noi, è quello più studiato dagli astronomi.

Radiazione di Hawking

Questo tipo di radiazione, scoperta dal famoso fisico Stephen Hawking, complica in modo significativo la vita degli scienziati moderni: a causa di questa scoperta sono sorte molte difficoltà nella teoria dei buchi neri. Nella fisica classica esiste il concetto di vuoto. Questa parola denota il vuoto completo e l'assenza di materia. Tuttavia, con lo sviluppo della fisica quantistica, il concetto di vuoto venne modificato. Gli scienziati hanno scoperto che è pieno delle cosiddette particelle virtuali: sotto l'influenza di un campo forte possono trasformarsi in particelle reali. Nel 1974, Hawking scoprì che tali trasformazioni possono verificarsi nel forte campo gravitazionale di un buco nero, vicino al suo confine esterno, l'orizzonte degli eventi. Una tale nascita è accoppiata: compaiono una particella e un'antiparticella. Di norma, l'antiparticella è destinata a cadere in un buco nero e la particella vola via. Di conseguenza, gli scienziati osservano alcune radiazioni attorno a questi oggetti spaziali. Questa si chiama radiazione di Hawking.

Durante questa radiazione, la materia all'interno del buco nero evapora lentamente. Il buco perde massa e l'intensità della radiazione è inversamente proporzionale al quadrato della sua massa. L’intensità della radiazione Hawking è trascurabile per gli standard cosmici. Se assumiamo che esista un buco con una massa di 10 soli e su di esso non cadano né luce né oggetti materiali, anche in questo caso il tempo per il suo decadimento sarà mostruosamente lungo. La vita di un tale buco supererà l'intera esistenza del nostro Universo di 65 ordini di grandezza.

Domanda sul salvataggio delle informazioni

Uno dei principali problemi emersi dopo la scoperta della radiazione Hawking è il problema della perdita di informazioni. Si collega a una domanda che a prima vista sembra molto semplice: cosa succede quando un buco nero evapora completamente? Entrambe le teorie: come la fisica quantistica e classico: si occupano di una descrizione dello stato del sistema. Avendo informazioni sullo stato iniziale del sistema, utilizzando la teoria è possibile descrivere come cambierà.

Allo stesso tempo, nel processo di evoluzione, le informazioni sullo stato iniziale non vengono perse: esiste una sorta di legge sulla conservazione delle informazioni. Ma se il buco nero evapora completamente, l’osservatore perde l’informazione su quella parte mondo fisico, che una volta cadde in un buco. Stephen Hawking credeva che le informazioni sullo stato iniziale del sistema venissero in qualche modo ripristinate dopo che il buco nero era completamente evaporato. Ma la difficoltà è che, per definizione, il trasferimento di informazioni da un buco nero è impossibile: nulla può lasciare l'orizzonte degli eventi.

Cosa succede se cadi in un buco nero?

Si ritiene che se in qualche modo incredibile una persona riuscisse a raggiungere la superficie di un buco nero, inizierebbe immediatamente a trascinarlo nella sua direzione. Alla fine, una persona diventerebbe così tesa da diventare un flusso di particelle subatomiche che si muovono verso un punto di singolarità. Naturalmente è impossibile dimostrare questa ipotesi, perché difficilmente gli scienziati saranno mai in grado di scoprire cosa succede all'interno dei buchi neri. Ora alcuni fisici dicono che se una persona cadesse in un buco nero, avrebbe un clone. La prima delle sue versioni verrebbe immediatamente distrutta da un flusso di particelle calde della radiazione Hawking, e la seconda attraverserebbe l'orizzonte degli eventi senza possibilità di tornare indietro.

Un buco nero è uno degli oggetti più misteriosi dell'Universo. Molti scienziati famosi, tra cui Albert Einstein, hanno parlato della possibilità dell'esistenza dei buchi neri. I buchi neri devono il loro nome all'astrofisico americano John Wheeler. Esistono due tipi di buchi neri nell’Universo. Il primo sono i buchi neri massicci: corpi enormi la cui massa è milioni di volte maggiore della massa del Sole. Tali oggetti, come presumono gli scienziati, si trovano al centro delle galassie. Al centro della nostra Galassia c'è anche un gigantesco Buco Nero. Gli scienziati non sono ancora riusciti a capire le ragioni della comparsa di corpi cosmici così enormi.

Punto di vista

La scienza moderna sottovaluta il significato del concetto di “energia del tempo”, introdotto nell’uso scientifico dall’astrofisico sovietico N.A. Kozyrev.

Abbiamo perfezionato l'idea dell'energia del tempo, a seguito della quale è apparsa una nuova teoria filosofica: il "materialismo ideale". Questa teoria fornisce una spiegazione alternativa per la natura e la struttura dei buchi neri. I buchi neri nella teoria del materialismo ideale svolgono un ruolo chiave e, in particolare, nei processi di origine e equilibrio dell'energia temporale. La teoria spiega perché ci sono buchi neri supermassicci al centro di quasi tutte le galassie. Sul sito potrai familiarizzare con questa teoria, ma dopo un'adeguata preparazione. vedere i materiali del sito).

Una regione dello spazio e del tempo la cui attrazione gravitazionale è così forte che persino gli oggetti che si muovono alla velocità della luce non riescono a lasciarla è chiamata buco nero. Il confine di un buco nero viene definito concetto di “orizzonte degli eventi” e la sua dimensione viene definita raggio gravitazionale. Nel vero caso sempliceè uguale al raggio di Schwarzschild.

Il fatto che l'esistenza dei buchi neri sia teoricamente possibile può essere dimostrato da alcune equazioni esatte di Einstein. Il primo di essi fu ottenuto nel 1915 dallo stesso Karl Schwarzschild. Non si sa chi sia stato il primo a inventare questo termine. Possiamo solo dire che la designazione stessa del fenomeno è stata resa popolare grazie a John Archibald Wheeler, che per primo pubblicò la conferenza "Our Universe: the Known and Unknown", dove fu utilizzata. Molto prima, questi oggetti erano chiamati “stelle collassate” o “collapsars”.

La questione se esistano effettivamente i buchi neri è legata alla reale esistenza della gravità. IN scienza moderna la teoria della gravità più realistica è la teoria della relatività generale, che definisce chiaramente la possibilità dell'esistenza dei buchi neri. Tuttavia, la loro esistenza è possibile nell'ambito di altre teorie, quindi i dati vengono costantemente analizzati e interpretati.

L'affermazione sull'esistenza dei buchi neri nella vita reale dovrebbe essere intesa come una conferma dell'esistenza di oggetti astronomici densi e massicci, che possono essere interpretati come buchi neri della teoria della relatività. Inoltre, stelle accese fasi tardive crollo. Gli astrofisici moderni non attribuiscono importanza alla differenza tra tali stelle e i veri buchi neri.

Molti di coloro che hanno studiato o stanno ancora studiando astronomia lo sanno cos'è un buco nero E da dove viene. Ma comunque, per persone normali Per chi non fosse particolarmente interessato alla cosa, spiegherò brevemente tutto.

Buco nero- questa è una certa area nello spazio o anche nel tempo in esso. Solo che questa non è un'area ordinaria. Ha una gravità (attrazione) molto forte. Inoltre, è così forte che qualcosa non può uscire da un buco nero se arriva lì! Anche i raggi del sole non possono evitare di cadere in un buco nero se passa nelle vicinanze. Tuttavia, sappi che i raggi del sole (luce) si muovono alla velocità della luce: 300.000 km/sec.

In precedenza, i buchi neri venivano chiamati diversamente: collapsar, stelle collassate, stelle congelate e così via. Perché? Perché i buchi neri compaiono a causa delle stelle morte.

Il fatto è che quando una stella esaurisce tutta la sua energia, diventa una gigante molto calda e alla fine esplode. Il suo nucleo, con una certa probabilità, può restringersi molto fortemente. Inoltre, con una velocità incredibile. In alcuni casi, dopo l'esplosione di una stella, si forma un buco nero invisibile che divora tutto ciò che incontra. Tutti oggetti che si muovono anche alla velocità della luce.

A un buco nero non importa quali oggetti assorbe. Questi possono essere astronavi o raggi del sole. Non importa quanto velocemente si muove l'oggetto. Inoltre, al buco nero non interessa quale sia la massa dell’oggetto. Può divorare qualsiasi cosa, dai microbi cosmici alla polvere, fino alle stelle stesse.

Sfortunatamente nessuno ha ancora capito cosa succede all’interno di un buco nero. Alcuni suggeriscono che un oggetto che cade in un buco nero venga fatto a pezzi con una forza incredibile. Altri credono che l'uscita da un buco nero possa portare a un altro, una sorta di secondo universo. Altri ancora credono che (molto probabilmente) se cammini dall'ingresso all'uscita di un buco nero, potrebbe semplicemente espellerti in un'altra parte dell'universo.

Buco nero nello spazio

Buco nero- Questo oggetto spaziale densità incredibile, dotata di gravità assoluta, tale che qualsiasi corpo cosmico e persino lo spazio e il tempo stesso ne vengono assorbiti.

Buchi neri gestire al massimo evoluzione dell'universo. sono in un luogo centrale, ma non si vedono, se ne scorgono i segni. Sebbene i buchi neri abbiano la capacità di distruggere, aiutano anche a costruire le galassie.

Alcuni scienziati lo credono buchi neri sono la porta d'accesso universi paralleli. il che potrebbe benissimo essere il caso. C'è un'opinione secondo cui i buchi neri hanno gli opposti, i cosiddetti buchi bianchi . con proprietà antigravità.

Buco nero è nato all'interno delle stelle più grandi, quando muoiono, la gravità le distrugge, portando così alla potente esplosione supernova.

L'esistenza dei buchi neri fu prevista da Karl Schwarzschild

Karl Schwarzschild fu il primo a utilizzare la teoria generale della relatività di Einstein per dimostrare l'esistenza di un "punto di non ritorno". Lo stesso Einstein non pensava ai buchi neri, sebbene la sua teoria ne predice l'esistenza.

Schwarzschild fece la sua proposta nel 1915, subito dopo che Einstein pubblicò la sua teoria generale della relatività. Fu allora che nacque il termine "raggio di Schwarzschild": questo è un valore che mostra quanto dovresti comprimere un oggetto affinché diventi un buco nero.

In teoria, qualsiasi cosa può diventare un buco nero se in misura sufficiente compressione. Più denso è l'oggetto, più forte è il campo gravitazionale che crea. Ad esempio, la Terra diventerebbe un buco nero se avesse la massa di un oggetto delle dimensioni di una nocciolina.

Fonti: www.alienguest.ru, cosmos-online.ru, kak-prosto.net, nasha-vselennaya.ru, www.qwrt.ru

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Tutti sanno che nello spazio ci sono stelle, pianeti, asteroidi e comete che possono essere osservati ad occhio nudo o attraverso un telescopio. È anche noto che esistono oggetti spaziali speciali: i buchi neri.

Una stella può trasformarsi in un buco nero verso la fine della sua vita. Durante questa trasformazione, la stella si contrae molto fortemente, pur mantenendo la sua massa. La stella si trasforma in una palla piccola ma molto pesante. Se assumiamo che il nostro pianeta Terra diventerà un buco nero, il suo diametro in questo stato sarà di soli 9 millimetri. Ma la Terra non sarà in grado di trasformarsi in un buco nero, perché nel nucleo dei pianeti si verificano reazioni completamente diverse, diverse da quelle delle stelle.

COSÌ forte compressione e il consolidamento della stella avviene perché, sotto l'influenza delle reazioni termonucleari nel centro della stella, la sua forza attrattiva aumenta notevolmente e comincia ad attrarre la superficie della stella verso il suo centro. A poco a poco, la velocità con cui la stella si contrae aumenta e alla fine inizia a superare la velocità della luce. Quando una stella raggiunge questo stato, smette di brillare perché le particelle di luce, i quanti, non riescono a superare la forza di gravità. Una stella in questo stato smette di emettere luce, rimane “all'interno” del raggio gravitazionale, il confine entro il quale tutti gli oggetti sono attratti dalla superficie della stella. Gli astronomi chiamano questo confine orizzonte degli eventi. E oltre questo confine la forza gravitazionale del buco nero diminuisce. Poiché le particelle di luce non possono oltrepassare il confine gravitazionale di una stella, un buco nero può essere rilevato solo mediante strumenti, ad esempio, se per ragioni sconosciute un'astronave o un altro corpo: una cometa o un asteroide inizieranno a cambiare la sua traiettoria, il che significa che molto probabilmente è caduta sotto l'influenza delle forze gravitazionali di un buco nero. Un oggetto spaziale controllato in una situazione del genere deve accendere urgentemente tutti i motori e lasciare la zona di gravità pericolosa, e se non c'è abbastanza potenza, verrà inevitabilmente inghiottito da un buco nero.

Se il Sole potesse trasformarsi in un buco nero, i pianeti del sistema solare si troverebbero nel raggio gravitazionale del Sole e li attirerebbe e assorbirebbe. Fortunatamente per noi, questo non accadrà, perché... Solo le stelle molto grandi e massicce possono trasformarsi in un buco nero. Il sole è troppo piccolo per questo. Durante la sua evoluzione, il Sole diventerà molto probabilmente una nana nera estinta. Altri buchi neri che esistono ora nello spazio, per il nostro pianeta e per la terra astronavi non pericoloso: sono troppo lontani da noi.

Nella popolare serie TV "Theory" Big Bang", che puoi guardare, non imparerai i segreti della creazione dell'Universo o le ragioni della comparsa dei buchi neri nello spazio. I personaggi principali sono appassionati di scienza e lavorano presso il dipartimento di fisica dell'università. Sono costantemente si ritrovano in varie situazioni ridicole, divertenti da guardare.

« La fantascienza può essere utile: stimola l'immaginazione e allevia la paura del futuro. Tuttavia fatti scientifici potrebbe rivelarsi molto più sorprendente. La fantascienza non ha mai nemmeno immaginato l’esistenza di cose come i buchi neri»
Stephen Hawking

Nelle profondità dell'universo ci sono innumerevoli misteri e segreti nascosti agli esseri umani. Uno di questi sono i buchi neri, oggetti che nemmeno le più grandi menti dell'umanità non riescono a comprendere. Centinaia di astrofisici stanno cercando di scoprire la natura dei buchi neri, ma al momento non abbiamo nemmeno dimostrato la loro esistenza nella pratica.

I registi dedicano loro i loro film e tra la gente comune i buchi neri sono diventati un fenomeno così cult da identificarli con la fine del mondo e la morte inevitabile. Sono temuti e odiati, ma allo stesso tempo idolatrati e venerati dall'ignoto che questi strani frammenti di Universo nascondono dentro di sé. D'accordo, essere inghiottiti da un buco nero è una cosa così romantica. Con il loro aiuto è possibile e possono anche diventare per noi delle guide.

La stampa gialla specula spesso sulla popolarità dei buchi neri. Trovare sui giornali titoli che parlano della fine del mondo a causa di un'altra collisione con un buco nero supermassiccio non è un problema. Molto peggio è che la parte analfabeta della popolazione prende tutto sul serio e suscita un vero e proprio panico. Per fare un po' di chiarezza faremo un viaggio alle origini della scoperta dei buchi neri e cercheremo di capire di cosa si tratta e come trattarli.

Stelle invisibili

Si dà il caso che i fisici moderni descrivano la struttura del nostro Universo utilizzando la teoria della relatività, che Einstein ha fornito con cura all'umanità all'inizio del XX secolo. I buchi neri diventano ancora più misteriosi, all’orizzonte degli eventi del quale tutte le leggi della fisica a noi note, compresa la teoria di Einstein, cessano di applicarsi. Non è meraviglioso? Inoltre, l'ipotesi sull'esistenza dei buchi neri fu espressa molto prima della nascita dello stesso Einstein.

Nel 1783 si verificò un notevole aumento dell'attività scientifica in Inghilterra. A quei tempi, la scienza andava di pari passo con la religione, andavano d'accordo e gli scienziati non erano più considerati eretici. Inoltre, i sacerdoti erano impegnati nella ricerca scientifica. Uno di questi servitori di Dio era il pastore inglese John Michell, che si poneva non solo domande sull'esistenza, ma anche problemi del tutto scientifici. Michell era uno scienziato molto titolato: inizialmente era insegnante di matematica e linguistica antica in uno dei college, e in seguito fu accettato nella Royal Society di Londra per una serie di scoperte.

John Michell studiò sismologia, ma nel tempo libero gli piaceva pensare all'eterno e al cosmo. Così gli venne l'idea che da qualche parte nelle profondità dell'Universo potrebbero esserci corpi supermassicci con una gravità così potente che per superare la forza gravitazionale di un tale corpo è necessario muoversi ad una velocità uguale o superiore a quella velocità della luce. Se accettiamo questa teoria come vera, allora anche la luce non sarà in grado di sviluppare una seconda velocità di fuga (la velocità necessaria per superare l'attrazione gravitazionale del corpo in uscita), quindi tale corpo rimarrà invisibile ad occhio nudo.

Michell chiamò la sua nuova teoria “stelle oscure” e allo stesso tempo cercò di calcolare la massa di tali oggetti. Ha espresso il suo pensiero su questo argomento in una lettera aperta alla Royal Society di Londra. Sfortunatamente, a quei tempi tali ricerche non erano di particolare valore per la scienza, quindi la lettera di Michell fu inviata agli archivi. Solo duecento anni dopo, nella seconda metà del XX secolo, fu scoperto tra migliaia di altri documenti accuratamente conservati nell'antica biblioteca.

La prima prova scientifica dell'esistenza dei buchi neri

Dopo il rilascio Teoria generale La relatività di Einstein venne alla luce, matematici e fisici presero sul serio la soluzione delle equazioni presentate dallo scienziato tedesco, che avrebbero dovuto dirci molte cose nuove sulla struttura dell'Universo. L'astronomo e fisico tedesco Karl Schwarzschild decise di fare la stessa cosa nel 1916.

Lo scienziato, usando i suoi calcoli, è giunto alla conclusione che l'esistenza dei buchi neri è possibile. Fu anche il primo a descrivere quella che in seguito fu chiamata la frase romantica "orizzonte degli eventi" - il confine immaginario dello spazio-tempo presso un buco nero, dopo aver attraversato il quale c'è un punto di non ritorno. Dall’orizzonte degli eventi non sfuggirà nulla, nemmeno la luce. È oltre l’orizzonte degli eventi che si verifica la cosiddetta “singolarità”, dove le leggi della fisica a noi note cessano di applicarsi.

Continuando a sviluppare la sua teoria e a risolvere equazioni, Schwarzschild ha scoperto nuovi segreti dei buchi neri per se stesso e per il mondo. Così è riuscito, esclusivamente su carta, a calcolare la distanza dal centro del buco nero, dove è concentrata la sua massa, all'orizzonte degli eventi. Schwarzschild chiamò questa distanza raggio gravitazionale.

Nonostante il fatto che matematicamente le soluzioni di Schwarzschild fossero estremamente corrette e non potessero essere confutate, la comunità scientifica dell'inizio del XX secolo non poteva accettare immediatamente una scoperta così scioccante e l'esistenza dei buchi neri fu cancellata come una fantasia, che appariva ogni volta. di tanto in tanto nella teoria della relatività. Per i successivi dieci anni e mezzo, l'esplorazione spaziale per la presenza di buchi neri fu lenta e solo pochi aderenti alla teoria del fisico tedesco vi furono impegnati.

Stelle che danno vita all'oscurità

Dopo aver risolto le equazioni di Einstein, era giunto il momento di utilizzare le conclusioni tratte per comprendere la struttura dell'Universo. In particolare, nella teoria dell'evoluzione stellare. Non è un segreto che nel nostro mondo nulla dura per sempre. Anche le stelle hanno un proprio ciclo vitale, anche se più lungo di quello di una persona.

Uno dei primi scienziati ad interessarsi seriamente all'evoluzione stellare fu il giovane astrofisico Subramanyan Chandrasekhar, originario dell'India. Nel 1930 liberò lavoro scientifico, che descriveva il presunto struttura interna stelle e i loro cicli vitali.

Già all'inizio del 20 ° secolo, gli scienziati avevano intuito un fenomeno come la compressione gravitazionale (collasso gravitazionale). Ad un certo punto della sua vita, una stella inizia a contrarsi a una velocità tremenda sotto l'influenza delle forze gravitazionali. Di norma, ciò accade al momento della morte di una stella, ma durante il collasso gravitazionale esistono diversi modi per la continua esistenza di una palla calda.

Il consigliere scientifico di Chandrasekhar, Ralph Fowler, un rispettato fisico teorico del suo tempo, ipotizzò che durante il collasso gravitazionale qualsiasi stella si trasforma in una stella più piccola e più calda: una nana bianca. Ma si è scoperto che lo studente ha “infranto” la teoria dell’insegnante, condivisa dalla maggior parte dei fisici all’inizio del secolo scorso. Secondo il lavoro di un giovane indiano, la scomparsa di una stella dipende dalla sua massa iniziale. Ad esempio, solo le stelle la cui massa non supera 1,44 volte la massa del Sole possono diventare nane bianche. Questo numero era chiamato limite di Chandrasekhar. Se la massa della stella supera questo limite, muore in un modo completamente diverso. In determinate condizioni, una stella del genere al momento della morte può rinascere in una nuova stella di neutroni: un altro mistero universo moderno. La teoria della relatività ci suggerisce un'altra opzione: comprimere la stella a valori ultra piccoli, ed è qui che inizia il divertimento.

Nel 1932, in uno dei riviste scientifiche appare un articolo in cui il brillante fisico dell'URSS Lev Landau suggerisce che durante il collasso una stella supermassiccia viene compressa in un punto con un raggio infinitesimale e una massa infinita. Nonostante un evento del genere sia molto difficile da immaginare dal punto di vista di una persona impreparata, Landau non era lontano dalla verità. Il fisico ha anche suggerito che, secondo la teoria della relatività, la gravità in un punto tale sarà così grande che inizierà a distorcere lo spazio-tempo.

Agli astrofisici piacque la teoria di Landau e continuarono a svilupparla. Nel 1939, in America, grazie agli sforzi di due fisici - Robert Oppenheimer e Hartland Snyder - emerse una teoria che descriveva in dettaglio una stella supermassiccia al momento del collasso. Come risultato di un simile evento, sarebbe dovuto apparire un vero buco nero. Nonostante la convincenza degli argomenti, gli scienziati hanno continuato a negare la possibilità dell'esistenza di tali corpi, così come la trasformazione delle stelle in essi. Anche Einstein prese le distanze da questa idea, ritenendo che una stella non fosse capace di trasformazioni così fenomenali. Altri fisici non hanno lesinato le loro dichiarazioni, definendo ridicola la possibilità di tali eventi.
Tuttavia, la scienza arriva sempre alla verità, basta aspettare un po’. E così è successo.

Gli oggetti più luminosi dell'Universo

Il nostro mondo è un insieme di paradossi. A volte in esso coesistono cose la cui coesistenza sfugge a qualsiasi logica. Ad esempio, il termine "buco nero" non verrà associato persona normale con l'espressione “incredibilmente brillante”, ma la scoperta dei primi anni '60 del secolo scorso ha permesso agli scienziati di considerare questa affermazione errata.

Con l'aiuto dei telescopi, gli astrofisici sono riusciti a scoprire oggetti fino ad allora sconosciuti nel cielo stellato, che si comportavano in modo molto strano nonostante sembrassero stelle normali. Mentre studiava questi strani luminari, lo scienziato americano Martin Schmidt ha attirato l'attenzione sulla loro spettrografia, i cui dati hanno mostrato risultati diversi dalla scansione di altre stelle. In poche parole, queste stelle non erano come le altre a cui siamo abituati.

All'improvviso Schmidt se ne rese conto e notò uno spostamento nello spettro nella gamma del rosso. Si è scoperto che questi oggetti sono molto più lontani da noi delle stelle che siamo abituati a osservare nel cielo. Ad esempio, l'oggetto osservato da Schmidt si trovava a due miliardi e mezzo di anni luce dal nostro pianeta, ma brillava brillantemente come una stella a poche centinaia di anni luce di distanza. Si scopre che la luce proveniente da uno di questi oggetti è paragonabile alla luminosità di un'intera galassia. Questa scoperta fu una vera svolta nel campo dell'astrofisica. Lo scienziato chiamò questi oggetti “quasi stellari” o semplicemente “quasar”.

Martin Schmidt ha continuato a studiare nuovi oggetti e ha scoperto che un bagliore così luminoso può essere causato solo da una ragione: l'accrescimento. L'accrescimento è il processo di assorbimento della materia circostante da parte di un corpo supermassiccio che sfrutta la gravità. Lo scienziato è giunto alla conclusione che al centro dei quasar si trova un enorme buco nero, che con una forza incredibile attira la materia che lo circonda nello spazio. Quando la materia viene assorbita dal buco, le particelle accelerano a velocità enormi e iniziano a brillare. Una sorta di cupola luminosa attorno a un buco nero è chiamata disco di accrescimento. La sua visualizzazione è stata ben dimostrata nel film Interstellar di Christopher Nolan, che ha sollevato molte domande: "come può brillare un buco nero?"

Ad oggi, gli scienziati hanno già trovato migliaia di quasar nel cielo stellato. Questi oggetti strani e incredibilmente luminosi sono chiamati fari dell'Universo. Ci permettono di immaginare un po' meglio la struttura del cosmo e di avvicinarci al momento da cui tutto ha avuto inizio.

Sebbene gli astrofisici avessero ricevuto prove indirette dell’esistenza di oggetti supermassicci invisibili nell’Universo già da molti anni, il termine “buco nero” non esisteva fino al 1967. Per evitare nomi complessi, Fisico americano John Archibald Wheeler propose di chiamare tali oggetti “buchi neri”. Perché no? In una certa misura sono neri, perché non possiamo vederli. Oltretutto attirano tutto, ci si può cadere dentro, come in un vero buco. E secondo le moderne leggi della fisica, è semplicemente impossibile uscire da un posto simile. Tuttavia, Stephen Hawking afferma che viaggiando attraverso un buco nero, puoi arrivare in un altro Universo, in un altro mondo, e questa è speranza.

Paura dell'infinito

A causa dell'eccessivo mistero e romanticizzazione dei buchi neri, questi oggetti sono diventati una vera storia dell'orrore tra le persone. La stampa gialla ama speculare sull'analfabetismo della popolazione, pubblicando storie sorprendenti su come un enorme buco nero si sta muovendo verso la nostra Terra, che in poche ore inghiottirà sistema solare, o semplicemente emette ondate di gas tossico verso il nostro pianeta.

Il tema della distruzione del pianeta con l'aiuto del Large Hadron Collider, costruito in Europa nel 2006 sul territorio di Consiglio europeo per la ricerca nucleare (CERN). L'ondata di panico è iniziata come uno stupido scherzo di qualcuno, ma è cresciuta come una palla di neve. Qualcuno ha lanciato la voce che nell'acceleratore di particelle del collisore potrebbe formarsi un buco nero, che inghiottirebbe completamente il nostro pianeta. Naturalmente, le persone indignate hanno iniziato a chiedere il divieto di esperimenti presso l'LHC, temendo questo esito degli eventi. La Corte europea ha iniziato a ricevere cause legali che chiedevano la chiusura del collisore e la punizione degli scienziati che lo avevano creato nella misura massima consentita dalla legge.

In effetti, i fisici non negano che quando le particelle si scontrano nel Large Hadron Collider, possono formarsi oggetti simili nelle proprietà ai buchi neri, ma la loro dimensione è al livello delle dimensioni delle particelle elementari, e tali "buchi" esistono per un tale breve tempo che non possiamo nemmeno registrare il loro verificarsi.

Uno dei principali esperti che stanno cercando di dissipare l’ondata di ignoranza di fronte alla gente è Stephen Hawking, un famoso fisico teorico che, peraltro, è considerato un vero e proprio “guru” per quanto riguarda i buchi neri. Hawking ha dimostrato che i buchi neri non sempre assorbono la luce che appare nei dischi di accrescimento, ma una parte di essa viene dispersa nello spazio. Questo fenomeno è stato chiamato radiazione di Hawking o evaporazione del buco nero. Hawking ha anche stabilito una relazione tra le dimensioni di un buco nero e la velocità della sua "evaporazione": più è piccolo, meno tempo esiste. Ciò significa che tutti gli avversari del Large Hadron Collider non dovrebbero preoccuparsi: i buchi neri al suo interno non saranno in grado di sopravvivere nemmeno per un milionesimo di secondo.

Teoria non dimostrata nella pratica

Sfortunatamente, la tecnologia umana in questa fase di sviluppo non ci consente di testare la maggior parte delle teorie sviluppate da astrofisici e altri scienziati. Da un lato, l’esistenza dei buchi neri è stata dimostrata in modo abbastanza convincente su carta e dedotta utilizzando formule in cui tutto si adatta a ciascuna variabile. D’altronde in pratica non siamo ancora riusciti a vedere con i nostri occhi un vero buco nero.

Nonostante tutti i disaccordi, i fisici suggeriscono che al centro di ogni galassia si trova un buco nero supermassiccio, che con la sua gravità raccoglie le stelle in ammassi e le costringe a viaggiare nell'Universo in una compagnia numerosa e amichevole. Nella nostra galassia, la Via Lattea, secondo varie stime, ci sono dai 200 ai 400 miliardi di stelle. Tutte queste stelle orbitano attorno a qualcosa che ha una massa enorme, qualcosa che non possiamo vedere con un telescopio. Molto probabilmente è un buco nero. Dobbiamo avere paura di lei? – No, almeno non nei prossimi miliardi di anni, ma possiamo fare un altro film interessante a riguardo.

L’altro giorno Stephen Hawking ha fomentato la comunità scientifica dichiarando che i buchi neri non esistono. O meglio, non sono affatto ciò che si pensava prima.

Secondo il ricercatore (come illustrato nel lavoro “Information Preservation and Weather Forecasts for Black Holes”), quelli che chiamiamo buchi neri possono esistere senza un cosiddetto “orizzonte degli eventi”, oltre il quale nulla può sfuggire. Hawking ritiene che i buchi neri trattengano la luce e le informazioni solo per un po', per poi "restituirsi" nello spazio, anche se in una forma abbastanza distorta.

Mentre la comunità scientifica digerisce la nuova teoria, abbiamo deciso di ricordare ai nostri lettori quelli che fino ad ora sono stati considerati i “fatti sui buchi neri”. Quindi fino ad ora si credeva che:

I buchi neri prendono il loro nome perché assorbono la luce che tocca i suoi confini e non la riflettono.

Formatosi quando una massa di materia sufficientemente compressa deforma lo spazio e il tempo, un buco nero ha una superficie definita chiamata “orizzonte degli eventi”, che segna il punto di non ritorno.

Gli orologi corrono più lentamente vicino al livello del mare che a stazione Spaziale, e vicino ai buchi neri è ancora più lento. Ha qualcosa a che fare con la gravità.

Il buco nero più vicino si trova a circa 1600 anni luce di distanza

La nostra galassia è disseminata di buchi neri, ma quello più vicino che potrebbe teoricamente distruggere il nostro umile pianeta si trova ben oltre il nostro sistema solare.

Un enorme buco nero si trova al centro della Via Lattea

Si trova a una distanza di 30mila anni luce dalla Terra e le sue dimensioni sono oltre 30 milioni di volte quelle del nostro Sole.

I buchi neri alla fine evaporano

Si ritiene che nulla possa sfuggire da un buco nero. L’unica eccezione a questa regola sono le radiazioni. Secondo alcuni scienziati, poiché i buchi neri emettono radiazioni, perdono massa. Come risultato di questo processo, il buco nero potrebbe scomparire del tutto.

I buchi neri non hanno la forma di un imbuto, ma di una sfera.

Nella maggior parte dei libri di testo vedrai buchi neri che sembrano imbuti. Questo perché sono illustrati dalla prospettiva di un pozzo gravitazionale. In realtà assomigliano più ad una sfera.

Tutto viene distorto vicino a un buco nero.

I buchi neri hanno la capacità di distorcere lo spazio e, poiché ruotano, la distorsione aumenta mentre ruotano.

Un buco nero può uccidere in modi orribili

Anche se sembra ovvio che un buco nero sia incompatibile con la vita, la maggior parte delle persone pensa che lì verrebbero semplicemente schiacciate. Non necessario. Molto probabilmente verresti allungato fino alla morte, perché la parte del tuo corpo che per prima ha raggiunto l’“orizzonte degli eventi” sarebbe sotto l’influenza della gravità molto maggiore.

I buchi neri non sono sempre neri

Sebbene siano noti per essere neri, come abbiamo detto prima, in realtà emettono onde elettromagnetiche.

I buchi neri non possono solo distruggere

Naturalmente, nella maggior parte dei casi questo è vero. Tuttavia, esistono numerose teorie, studi e ipotesi secondo cui i buchi neri possono effettivamente adattarsi per generare energia e viaggiare nello spazio.

La scoperta dei buchi neri non è appartenuta ad Albert Einstein

Albert Einstein riprese la teoria dei buchi neri solo nel 1916. Molto prima, nel 1783, uno scienziato di nome John Mitchell fu il primo a sviluppare questa teoria. Ciò accadde dopo che si chiese se la gravità potesse diventare così forte che nemmeno le particelle leggere potessero sfuggirle.

I buchi neri ronzano

Sebbene il vuoto nello spazio in realtà non trasmetta onde sonore, se ascolti con strumenti speciali, puoi sentire i suoni delle interferenze atmosferiche. Quando un buco nero attira qualcosa, il suo orizzonte degli eventi accelera le particelle, fino alla velocità della luce, e queste producono un ronzio.

I buchi neri possono generare elementi necessari alla vita

I ricercatori ritengono che i buchi neri creino elementi mentre decadono in particelle subatomiche. Queste particelle sono in grado di creare elementi più pesanti dell'elio, come ferro e carbonio, oltre a molti altri necessari alla formazione della vita.

I buchi neri non solo “inghiottiscono”, ma anche “sputano fuori”

I buchi neri sono noti per risucchiare tutto ciò che si avvicina al loro orizzonte degli eventi. Quando qualcosa cade in un buco nero, viene compresso con una forza così tremenda che i singoli componenti vengono compressi e alla fine si disintegrano in particelle subatomiche. Alcuni scienziati teorizzano che questa materia venga poi espulsa da quello che viene chiamato un “buco bianco”.

Qualsiasi materia può diventare un buco nero

Da un punto di vista tecnico, non solo le stelle possono diventare buchi neri. Se le chiavi della tua macchina si riducessero fino a un punto infinitesimale mantenendo la loro massa, la loro densità raggiungerebbe livelli astronomici e la loro gravità aumenterebbe oltre ogni immaginazione.

Le leggi della fisica crollano al centro di un buco nero

Secondo le teorie, la materia all'interno di un buco nero viene compressa fino a raggiungere una densità infinita e lo spazio e il tempo cessano di esistere. Quando ciò accade, le leggi della fisica non si applicano più, semplicemente perché la mente umana non è in grado di immaginare un oggetto avente volume zero e densità infinita.

I buchi neri determinano il numero di stelle

Secondo alcuni scienziati, il numero delle stelle nell’Universo è limitato dal numero dei buchi neri. Ciò ha a che fare con il modo in cui influenzano le nubi di gas e la formazione di elementi in parti dell’Universo dove nascono nuove stelle.