Mag 7

Un buco nero visibile a occhio nudo **

Il titolo sembra essere completamente assurdo: come si potrebbe mai vedere a occhio nudo un buco nero che, per sua stessa definizione, è invisibile? Beh... non si vede proprio lui, ma si vede esattamente il punto in cui risiede. Peccato che sia nell'emisfero sud (ma i nostri lettori di quell'emisfero lo possono localizzare abbastanza facilmente... vero Frank?).

Sappiamo benissimo che un buco nero è un oggetto invisibile (non a caso è chiamato... nero). Tuttavia, questi strani residui stellari hanno solitamente una grande fame, dato che la loro massa deve essere almeno 3-4 volte quella del Sole. Ciò fa sì che spesso e volentieri essi abbiano attorno a loro il  pranzo, ossia il ben noto disco di accrescimento che spiraleggiando ciba in buona parte la nostra stella invisibile. Nel fare questo, la materia che cade verso la bocca del gigante (ossia l'orizzonte degli eventi) accelera scaldandosi ed emettendo raggi X. Ecco che una sorgente di questo tipo, senza alcuna stella visibile, fa proprio pensare a un buco nero. Non è certo facile scovare oggetti di questo genere nella nostra galassia, ma, al momento se ne conoscono circa due dozzine. Sicuramente, un numero sottostimato...

Pensiamo, ad esempio, a tutti i buchi neri stellari che sono a dieta. Senza la loro cena attorno a loro, niente raggi X e il nero diventa proprio nero! Sperare di vedere la deformazione spazio temporale attorno a loro mentre si muovono rispetto alle stelle  di sfondo sarebbe come vincere al superenalotto (la luce delle stelle più lontane verrebbe deviata e cose del genere).

Tuttavia, un metodo ci sarebbe... se il buco nero appartenesse a un sistema triplo. Anche se invisibile, inciderebbe sensibilmente sulle orbite delle sue due compagne. Praticamente cosa dovrebbe succedere? Al telescopio vedremmo un sistema doppio dall'apparenza normale. Ma, seguendolo per un po' di tempo, ci accorgeremmo che una delle due stelle gira attorno a qualcosa che non si vede (e questo fatto si rifletterebbe anche sull'altra). In poche parole ci accorgeremmo che il sistema è triplo. Bene, ma dov'è la terza stella? Oltretutto, sarebbe proprio quella di massa maggiore. Basta fare un po' di calcoli, conoscendo il periodo della stella che sembra girare attorno al nulla e la sua massa, e troveremmo posizione e  massa dell'oggetto invisibile. Se questa massa supera le 3-4 masse solari potrebbe solo essere un buco nero!

Questo è proprio quello che è capitato osservando il sistema binario HR 6189. Una delle due stelle girava attorno a qualcosa di nero in soli 40 giorni. Due più due fa quattro ed ecco che la presenza di un buco nero di almeno 4 masse solari veniva accertata. Il sistema non era solo binario, ma triplo e la posizione del buco nero perfettamente individuata.

E' bastato un telescopio di poco più di due metri di diametro per seguire da vicino il movimento delle tre stelle (anzi solo due, perché la terza poteva solo intuirsi), ma, ciò che è ancora più sensazionale è che questo sistema binario è visibile a occhio nudo in una notte serena e limpida (intorno alla quinta magnitudine) nell'emisfero sud.

Beh... fa sempre un po' effetto guardare una stellina nel cielo e sapere che vicinissima a lei vi è buco nero, in carne e ossa o quello di cui è composto.

Esso è, al momento, il più vicino mai scoperto (circa 1000 anni luce), ma si pensa che rappresenti solo la punta di un colossale iceberg. Quanti buchi neri poco affamati ci sono in realtà nella nostra galassia?  Tenetevi forte... se ne stimano centinaia di milioni! D'altra parte non stupiamoci più di tanto... in fondo, basta solo che vi siano state un numero simile di stella con masse iniziali superiori a 8 masse solari... Niente di così strano...

P.S.: Futuri viaggiatori spaziali, state attenti! Mentre vi muovete da stella a stella tenete in conto che il pericolo gravitazionale potrebbe trovarsi proprio dietro l'angolo!

 

12 commenti

  1. Frank

    Vero Enzo, infatti appena vista la notizia ho subito preparato il bombardone e l'altra notte dopo un poco di fatica l'ho trovato. Si vedeva così nero che avevo il dubbio che fosse un buco nero fatto di materia oscura, me ne sono andato a letto più che soddisfatto non fosse che al mattino quando ho rimesso a posto tutta l'attrezzatura mi sono accorto che non avevo tolto il tappo all'oculare...........

  2. grande Frank! Puoi dire di aver visto un buco bi-nero :-P

  3. Alessandro

    Ma..un buco nero ..senza il disco di accrescimento. . Come fa a "funzionare "? Immagino sempre il gorgo che si forma allo scarico dell acqua nella vasca da bagno. . Gira gira perché c'è acqua. .ma se l acqua finisce il gorgo sparisce. . Il buco nero no?  Non riesco  proprio a immaginare cosa sia senza il disco di accrescimento :?:

     

     

     

     

  4. caro Alex,

    un buco nero può anche non mangiare, come, in fondo, fanno le stelle di neutroni, sue parenti strettissime.

    Ricordiamoci sempre che un buco nero è una stella e poco importa quanto la sua massa sia compressa, sia che vi sia un nuovo limite a livello quark che ne blocchi la compressione, sia che finisca in una singolarità (singolarità non vuol  dire altro che la fisica non la sa ancora trattare). Se qualcosa arriva nei pressi di una stella di neutroni viene anch'essa catturata dalla super gravità. L'unica differenza è che qualcosa può anche uscire dalla superficie di una stella di neutroni, anche se con molta fatica. Da un buco nero, invece, non può uscire niente. E il limite, oltre il quale ciò che cade o ciò che il buco nero volesse espellere non può più farlo, si chiama orizzonte degli eventi, un qualcosa di "immateriale" che ogni oggetto celeste possiede, ma che solitamente è interno al corpo (dipende solo dalla massa). Nel caso del buco nero la stella si è compressa oltre questo limite o -se preferisci- è contenuta dentro di esso. Nelle stelle di neutroni questo limite è poco al di sotto della loro superficie esterna e quindi si riesce a vedere tutta la materia che entra o esce dalla superficie. Comunque sia, la stella di neutroni non ha certo bisogno di mangiare per sopravvivere, ma può starsene tranquilla nello stato in cui è. Ovviamente, se dovesse mangiare qualcosa di passaggio, la sua massa aumenterebbe e potrebbe succedere (dato che ciò che ha aggiunto si comprime) che il suo orizzonte degli eventi (che dipende solo dalla massa totale) esca fuori dalla superficie stellare (o -meglio- la stella stia tutta dentro di lui). Ecco che la stella di neutroni è diventata un buco nero.

    Chiarito questo punto, è allora ovvio che non sia obbligatorio per una stella diventata buco nero dover mangiare. Oltretutto, ormai, più massa cadesse su di lei non farebbe che farla diventare ancora più buco nero, allargando l'orizzonte degli eventi.

    Perché è così importante il disco di accrescimento (quando c'è, ossia quando aumenta la propria massa). E' importante perché esso indica bene il punto di non ritorno, rappresentato da un dischetto nero da dove nemmeno la luce può più uscire. Un modo per provare che all'interno di quell'anello si nasconde un residuo stellare di massa molto grande. Se poi tutto ciò capita al centro di una galassia, abbiamo di fronte un buco nero galattico e non più stellare (ciò che cambia è solo la massa). Dentro una galassia è facile che gas e polvere siano sempre presenti nella parte più interna ed è quindi facile che si formi sempre un disco di accrescimento. Se esso si forma la materia prima di cadere all'interno dell'orizzonte degli eventi viene accelerata a tal punto che "spara" letteralmente particelle a velocità prossime a quella della luce e si hanno i famosi getti, molto utili per organizzare e regolare le nascite stellari attorno al buco nero galattico.

    Se hai ancora problemi... sono qui! :wink:

  5. Alessandro

    Nessun problema. .anzi..risolto. .finalmente so che una stella di neutroni può diventare un buco nero.. un tassello in più al mio misero bagaglio  .. grazie sempre per le tue chiarissime spiegazioni. .

  6. grazie a te Alessandro.

    Sintetizzando ancora: Ogni oggetto (diciamo sferico) nasce con il suo orizzonte degli eventi, il cui raggio è dato solo e soltanto dalla massa. Normalmente, per pianeti e stelle, la densità è relativamente bassa per cui l'orizzonte degli eventi è interno al corpo celeste. Il volume occupato lo mantiene tranquillamente.

    Se aumentiamo la massa, ma lasciamo inalterato il volume (o addirittura lo restringiamo, l'orizzonte si sposta verso l'esterno (c'è più massa), ma il volume non cambia, anzi... A un certo punto l'orizzonte esce dal volume e la superficie della stella è diventata invisibile.

    In realtà, non ci sarebbe nemmeno bisogno di aumentare di massa, ma basterebbe diminuire il  volume (ossia aumentare la densità). L'orizzonte è sempre allo stesso posto, ma è il volume che decresce fino a essere tutto contenuto all'interno dell'orizzonte. In natura un corpo qualsiasi non può farlo (chi potrebbe schiacciare la terra o il Sole all'interno del loro orizzonte?), tranne che durante il collasso gravitazionale di una stella molto grossa. Quelle di neutroni si fermano un po' prima, i buchi neri vanno oltre l'orizzonte e diventano "neri".

    Grazie Alex per avermi dato la possibilità di richiamare certi concetti (ovviamente semplificati): possono servire a molti...

     

  7. Aggiungo una figura che devo aver giù pubblicato, ma ripetere non fa mai male...

    L'orizzonte degli eventi GEOMETRICO esiste per qualsiasi oggetto che abbia una massa (dipende solo e soltanto da lei). Una stella normale (ma anche un pianeta come la Terra) lo ha (per così dire) al suo "interno". Attenzione, però... non è che scavando lo possiate mettere in luce. Se scavate l'oggetto perde massa e l'orizzonte diventa ancora più piccolo.

    Nel tempo è descritta l'evoluzione di una stella gigante, la sola che, persa la fonte di energia interna, abbia la capacità di collassare superando il principio di Pauli e permettere al suo orizzonte geometrico di diventare un orizzonte anche FISICO, il limite perché niente possa più scappare dalla superficie stellare. Poco importa, a questo punto, che dentro all'orizzonte vi sia una singolarità o una massa bloccata, nel suo collasso, da qualche altro principio: nessuna informazione può ormai raggiungerci per dircelo!

  8. Alessandro

    Fantastico. . In quel meraviglioso schema. .una nana bianca si ferma prima di una stella di neutroni? E una nana bianca,potrebbe a sua volta anche lei diventare un buco nero? :?:

  9. Caro Alex,

    una nana bianca (da sola) non ha massa sufficiente per subire un collasso che la possa portare a superare superficialmente il suo orizzonte (diciamolo così, che ci capiamo).  Essa nasce da stelle come il Sole che mai potrebbero diventare stelle di neutroni, ci vorrebbe molta più massa iniziale. Se nello schema di prima, metti il Sole all'inizio, devi restringere di molto l'orizzonte e l'evoluzione temporale si ferma ben prima che si possa avvicinare l'orizzonte. Tuttavia, quando una nana bianca ha una compagna che vive più a lungo di lei (quindi è un po' più piccola) attende con pazienza che  diventi gigante rossa e (se sono proprio vicine) comincia a succhiarle materia attraverso il punto lagrangiano che separa i loro due lobi di Roche (valli pure a cercare nel sito ...). Succhia oggi, succhia domani la sua massa cresce sempre di più a scapito della sorella e, raggiunte le 1.4 masse solari, è costretta a esplodere come supernova di tipo Ia e il nucleo interno riuscirebbe a contrarsi e superare il limite per essere nana bianca (principio di Pauli solo attraverso gli elettroni) e potrebbe diventare stella di neutroni e, addirittura, buco nero (magari continuando a mangiare materia dalla sorella se non l'ha cacciata via nell'esplosione).

    Mai fidarsi delle nane bianche... soprattutto se accompagnate!!! :wink:

  10. Michele

    che differenza passa tra il raggio di una nana bianca ed il suo raggio di schwarzschild?

    sono quasi uguali? sono ordini di grandezza diversi?

     

    grazie

  11. Beh... direi che c'è molta differenza. Prendiamo il Sole. Se tutta la sua massa diventasse nana bianca, l'orizzonte sarebbe di 3 km circa. Le dimensioni sarebbero quelle della Terra, più o meno... Molti ordini di grandezza.

  12. Alessandro

    Grande Enzo. .ora queste nane mi incuriosiscono non poco. . Se sono bianche significa che sono luminose,  ma se hanno finito il combustibile e gli elementi di cui era composta non si trasformano più. .da dove viene l energia per la sua luce? 8-O

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