Categorie: Buchi neri Sistemi multipli
Tags: buchi neri intermedi fusione buchi neri LIGO onde gravitazionali VIRGO
Scritto da: Vincenzo Zappalà
Commenti:17
I buchi neri l'hanno fatta "grossa" ! *
Nel maggio del 2019 è stata "sentita" (preferisco questo verbo nel senso di "avvertire qualcosa che ci tocca") un rapida, ma eccezionale "informazione" inviata attraverso le onde gravitazionali. Ancora due buchi neri che si sono "fusi", ma di che stazza, accidenti!
Stiamo parlando di buchi neri stellari, dato che siamo ben lontani dai milioni o miliardi di masse solari. Tuttavia, due stelle così non dovrebbero -forse- esistere! La cooperazione LIGO-Virgo è riuscita a cogliere sul fatto un evento capitato ben 7 miliardi di anni fa. Quello che stupisce più di tutto è, però, la massa degli oggetti coinvolti: 85 e 66 masse solari rispettivamente, tali da formare un unico buco nero di ben 142 masse solari. Circa 8 masse solari si sono trasformate in energia che ci ha raggiunto dopo sette miliardi di anni, senza subire un gran deterioramento.
La creazione di un buco nero di 142 masse solari è una osservazione fondamentale, dato che sarebbe il primo buco nero di classe intermedia (tra i 100 e i 1000 "Soli") che viene "visto" in diretta. Una pedina forse importantissima per pensare a cose ben più grandi, come la creazione di un buco nero galattico. Problema, però, che resta aperto, dato che tra 100 e 1 milione c'è ancora da fare molta strada.
Tuttavia, quello che ha stravolto gli scopritori è l'esistenza di un buco nero "stellare" di massa superiore a 80 masse solari. Una stella capace di lasciare un residuo di tale portata non dovrebbe esistere! Bisognerà rivedere completamente ciò che credevamo di sapere sull'evoluzione stellare? Molti lo stanno pensando... ma io mi permetterei di pensare seguendo il rasoio di Occam. Perché stravolgere tutto, quando vi potrebbe essere una spiegazione molto più semplice?
La dico in poche parole (non certo da esperto di buchi neri ed evoluzione stellare): se abbiamo assistito in diretta (si fa per dire) alla creazione di un buco nero di 142 masse solari attraverso l'unione di due buchi neri, perché non pensare che anche il buco nero di 85 masse solari sia frutto di una precedente unione? E forse anche quello di 66... perché no?
In realtà, questa è anche una delle ipotesi che viene sollevata dagli autori di due lavori apparsi recentemente. Inoltre, viene anche sollevato il dubbio che si tratti di un sistema doppio che si sia unito e si potrebbe pensare a un evento del tutto sconosciuto legato a un singolo oggetto. E allora ecco tirare fuori stringhe e cose del genere. Scusate, ma lo ripeto... io preferisco il fenomeno più semplice che, comunque, dà già del filo da torcere, dato che dobbiamo veramente sospettare che i buchi neri di grande massa siano davvero tanti.
Attenti alle spalle, cari amici, potreste avere un buco nero che non ha fame e che non si vede assolutamente. Se cominciate a sentirvi spaghettizzati o preparate un bel sugo o cominciate a immaginarvi come dei veri e propri eroi sacrificali moderni!
Nell'attesa godiamoci una bella simulazione (fonte: Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) Collaboration).
NEWS del 31/3/2021 - Finalmente scoperto un buco nero di "mezza taglia"
17 commenti
Carisimo Enzo quindi potrebbero tattarsi anche di fusioni più volte reiterate, partendo da buchi neri ben più piccoli?
sembrerebbe la cosa più semplice (secondo me, almeno). Se l'abbiamo visto direttamente una volta, non è affatto impossibile che sia già capitato prima. E questo spiegherebbe come ha fatto un buco nero a essere fuori dai limiti stellari (> 80 masse solari, limite che si pensava veritiero). D'altra parte che i buchi neri crescano per fusione era un'idea già espressa da molti. Quello che mi rende ancora scettico è riuscire ad arrivare fino a masse di miliardi di volte quella del Sole. Dovrebbero esserci continue fusioni, ma non sembra che ce ne siano così tante...
La mia idea è che la crescita per fusione possa portare a buchi neri di centinaia di volte quella di buchi neri stellari, ma per arrivare a milioni o miliardi di volte è necessario che si parta già da qualcosa di non-stellare, ossia un buco nero nato direttamente nelle prime fasi dell'Universo, senza esplosioni stellari.
Ma è ovviamente una mia idea, ossia un'idea di un non-specialista in questo campo!
Le varie ipotesi sulla formazione dei buchi neri galattici, tra cui quella del collasso gravitazionale diretto, sono state raccolte qui:
http://www.infinitoteatrodelcosmo.it/2018/03/05/linfinito-teatro-dei-buchi-neri-2-forse-avuto-inizio/
Ciao Enzone, avevo visto la news ed aspettavo la tua ripresa per poterti porre la domanda che mi frulla in testa. Ho scorso gli articoli sui buchi neri ma non ho trovato/visto la spiegazione al mio dubbio: la perdita di massa che si verifica in queste fusioni da dove salta fuori? Detta così sembra assurda, entrambi hanno un orrizzonte degli eventi da cui nulla può sfuggire eppure il totale è inferiore alla somma dei due e non di poco. Se puoi far luce sul fattaccio, thanks so much.
Beh, caro Frank... è la stessa che capita quando si uniscono due protoni e perdono massa. L'unione di due buchi neri trasforma una certa massa in energia che non deve uscire fuori dagli orizzonti degli eventi. E' un'energia che strapazza lo spaziotempo e instaura un treno di onde gravitazionali. Non c'è luce o roba del genere che esce dai buchi neri, ma è lo spaziotempo che subisce uno "strattone" come una pietra che cade in un lago e origina delle onde. Questo è quanto risulta dalle equazioni di Einstein... Se non accelerassero, ossia se non modificassero lo spaziotempo, avresti ragione tu. Ma accelerando causano una "piega" che si lancia verso l'esterno.
Io ho cercato di risponderti... ma tu non hai detto niente sull'invito che ti ho fatto riguardo alle bottiglie di vino accatastate e sul modellino "puramente tecnologico" che dovresti fare... Vai a leggerti il commento di questo articolo:
http://www.infinitoteatrodelcosmo.it/2020/08/27/soluzione-delle-bottiglie-di-vino-e-del-numero-sette-con-prova-pratica/
Porc. mis. adesso lo leggo, mi era sfuggito. Però sai che non bevo, se ci metto del latte dentro fa lo stesso?
Mmmmmhhhhhhh, non mi torna, la stai facendo troppo semplice. I protoni non hanno orizzonte degli eventi e quando si uniscono formano altre particelle, se dentro l'orizzonte ci sono un tot di masse mi spieghi come hanno fatto a sparire anche se trasformate in energia e se non sono uscite devono essere ancora quelle di prima. Se va oltre le mie possibilità dillo pure che me ne faccio una ragione, e accetto il fatto così com'è, so bene che non puoi andare oltre un certo limite con la "mia matematica" che tende a zero. Ma poi le equazioni di A. mica si fermano sull'orizzonte degli eventi?
PS forse tra poco ci tolgono la corrente sti maledetti incapaci, non so se riesco a leggere subito l'articolo.
Infatti... le equazioni di A dicono che una massa (o due) accelerando strapazzano lo spazio tempo. Ma questo movimento ha luogo perché le masse si trasformano parzialmente in energia (pensala se vuoi come massa relativistica), che viene lanciata verso il Cosmo attraverso le onde G. Massa ed energia sono la stessa cosa. Ciò che non può uscire dal buco nero è l'energia elettromagnetica .
Fintanto che rimane la corrente provo a sparare: quindi qualsiasi corpo che accelera e che quindi modifica il campo gravitazionale lo fa a scapito della propria massa? Ad esempio un pianeta su un'orbita molto ellittica intorno ad un altro corpo si dovrebbe "alleggerire" di una quantità proporzionale alla perturbazione gravitazionale emessa. Si riesce a calcolare o i valori sono troppo piccoli nel caso di basse accelerazioni come queste?
Dimenticavo, ma sai che mi pare proprio buffo che quindi l'unica cosa che può uscire da quei bestioni è proprio quello che non permette a null'altro di uscire, almeno in diversa forma.
Riflettendo su questa dualità della "pura" energia fotoni/gravità forse vi è una diversa soluzione al futuro dell'universo cioè che tutta la massa contenuta, in un tempo infinito si trasformi in energia gravitazionale e fotoni liberi.
Porta pazienza, thanks.
Caro Enzo ti dirò che leggendo l’articolo, la prima cosa che ho pensato è esattamente quella che poi hai proposto tu, ossia che a loro volta quei buchi neri erano frutto della fusione di altri buchi neri stellari più piccoli.
La penso come te (ovviamente non si tratta di certezze, ma di ipotesi) anche sui buchi neri supermassicci che si trovano al centro delle galassie, ossia che siano nati all’origine dell’universo.
Può darsi che il processo sia stato quello del collasso gravitazionale direttamente di grosse nubi molecolari, ma mi chiedevo: potrebbe trattarsi di disomogeneità già presenti nella fase di prima espansione iniziale dello spaziotempo (inflazione) ?
caro Paolino, che piacere risentirti!
Probabilmente sì... ma troppa disomogeneità dovrebbe forse riscontarsi anche nel periodo della prima luce. Non so... è questione di quale livello di disomogeneità potrebbe raggiungersi senza inficiare troppo l'isotropia dell'Universo.
Tra parentesi, aspetto, con grande interesse, i tuoi commenti sulla presentazione della simmetria-non simmetria della RR
Per ora ho letto il primo modo di rappresentare il viaggio e devo ancora leggere il secondo.
Devo ragionarci su con calma, poi semmai vedrò di commentare.
Paolo
grazie Paolino... non c'è fretta! La RR è sempre un po' diabolica...
per Frank !! (ma non solo...)
Un modo diverso (e forse più rigoroso) per risponderti al tuo dubbio sulla paerdita di massa di due buchi neri in collisione, può essere questo:
Scriviamo la massa a riposo (quella che ci interessa alla fine) di un corpo che si muove...
m = √(E2 - (pc)2)/c2
questa è la VERA equazione di Einstein sull'uguaglianza di massa ed energia (non trasformazione, ma uguaglianza! vedi articolo sulla dinamica relativistica), p è la quantità di moto del sistema.
Essa non è nulla, ovviamente, e quindi la massa a riposo finale deve decrescere rispetto a quella in cui il sistema è fermo (p = 0), ossia m = E/c2
Ne segue che la massa a riposo finale è più piccola della somma a riposo dei due buchi neri quando erano fermi.
Dato che in RG vale la conservazione di massa ed energia (insieme), ne segue che la perdita di massa equivale perfettamente all'energia liberata come onde gravitazionali.
Insomma, qualcosa del genere e, come vedi, non c'entrano assolutamente gli orizzonti degli eventi, ma solo la quantità di moto.
Miiiiii che spavento meno male che ha risposto, pensavo che meditassi di bannarmi in seguito alla sparata che a me sembrava divertente..... Dunque mi pare di intuire quel che dici sopra, in effetti pensare in modo classico tenendo separata massa ed energia parlando di buchi neri è un non senso. Rileggo l'articolo sulla dinamica relativistica e spero di venirne a capo almeno concettualmente.
PS dai però di la verità che la soluzione alla fine dell'universo era originale oltre che buffa. Son sicuro che un poco hai riso.
ormai ti conosco troppo bene... sei anche tu un animale un po' selvaggio come quelli della tua savana. Sei da proteggere... mai e poi mai ti bannerei!!!
Ciao conoscitore, grazie per il sostegno ma guarda che il bushpig non è in estinzione. Allora ho riletto l'articolo sulla dinamica relativistica e direi che ci siamo, fino a quando non me lo scordo un'altra volta. Sai il bushpig ha una memoria da pesce rosso. Forse un articolo specifico divulgativo e meno impegnativo ci starebbe bene, so che dal tuo punto di vista quello della dinamica relativistica è già divulgativo, con qualche richiesta di fiducia e qualche link per chi vuole approfondire si può evitare la nascita di un luogo comune sbagliato come quello dell'esplosione del big bang. In ogni caso mi appecorono alla tua decisione.
PS pensa che prima di postare ho scorso gli articoli dei buchi neri ma ho cercato nel capitolo sbagliato.........