Buchi Neri Mancanti Svelano Il Meccanismo Dietro Le Esplosioni Supernova

[frankyone]

Simulazione di come sarebbe la vista della galassia Grande Nube di Magellano con davanti un buco nero. Notate la distorsione della luce, conosciuta come anello di Einstein, che viene prodotto dalla gravità del buco nero in grado di piegare le traiettorie dei fotoni in viaggi dalla galassia a noi.

Quando gli astronomi hanno iniziato a studiare la vita delle stelle e come muoiono, si aspettavano che la massa dei resti dopo la loro morte, che siano essi nane bianche, stelle a neutroni o buchi neri, dovrebbe essere continua. In altre parole, dovrebbe essere una distribuzione netta e liscia delle masse dei resti, partendo da una frazione della massa del Sole fino a 100 volte la massa del Sole. Eppure, le osservazioni hanno mostrato una mancanza molto distintiva di oggetti al confine tra le stelle a neutroni ed i buchi neri. Questa massa mancante è tra 2 e 5 masse solari. Quindi dove sono spariti? e cosa potrebbe implicare questo riguardo alle supernove che hanno creato questi oggetti?

Questo divario è stato notato per la prima volta nel 1998 e in origine fu attribuito alla mancanza di osservazioni di tanti buchi neri a quel tempo. Ma nonostante tante indagini siano state fatte nei ultimi 13 anni, il divario resiste ancora.

In un nuovo tentativo per spiegare questo fenomeno, un team di astronomi guidati da Krzystof Belczynski, dell'Università di Varsavia, ha pubblicato una nuova ricerca in cui affronta il problema da un nuovo punto di vista. In seguito a recente osservazioni, il team ha assunto che scarsezza non era causata da una mancanza di osservazioni o da un effetto di selezione, ma piuttosto, semplicemente non c'erano molti oggetti di quella massa.

Il team ha invece analizzato con attenzione i "motori" delle supernove che creerebbero questi oggetti. Le stelle con una massa inferiore a 20 masse solari, esploderanno in supernove che lasceranno dietro stelle a neutroni, mentre quelle più grandi di 40 masse solare, dovrebbero collassare direttamente in buchi neri. Le stelle che hanno una massa che sta in mezzo a questi due valori, dovrebbe riempire il divario di 2-5 masse solari che non si trovano.

Questo nuovo studio propone l'idea che il divario è creato da un "interruttore volubile" all'interno dei processi di esplosione di supernove. In generale, le supernove avvengono quando i nuclei sono pieni di ferro che non può più creare energia attraverso fusione. Quando questo avviene, la pressione che supporta la massa delle stella sparisce e gli strati esteriori collassano sul nucleo immensamente denso. Questo crea un'onda d'urto che viene riflessa dal nucleo e viene rispedita verso l'esterno dove colpisce altro materiale che sta collassando, creando così una specie di equilibrio, dove la pressione verso l'esterno delle onde d'urto bilancia il materiale che sta collassando. Perché la supernova proceda, l'onda d'urto ha bisogno di un po di energia extra.

Mentre gli astronomi sono in disaccordo su cosa esattamente potrebbe causare la revitalizzazione, alcuni suggeriscono che è generata dal nucleo, super-riscaldato a centinaia di miliardi di gradi, che emette neutrini. Sotto densità normali, queste particelle viaggiano attraverso la normale materia senza interagire quasi mai, ma nelle regioni super-dense di una supernova, molti potrebbero essere catturati, riscaldando così il materiale e spingendo l'onda d'urto verso l'esterno, per creare l'evento che noi osserviamo come supernova.

A prescindere da cosa causa questo evento, il team suggerisce che si tratta di un momento critico per determinare la massa finale del oggetto che resterà. Se esplode, molta della massa del progenitore sarà persa, spingendo il nucleo verso una stella a neutroni. Se l'onda d'urto non riesce a spingere la materia verso l'esterno, il materiale collassa ed entra l'orizzonte degli eventi, tirando la sua massa e portando in alto la massa finale, creando un buco nero.

Un momento davvero importante, e "momento" è la parola giusta visto quanto velocemente avvengono questi eventi. Al massimo, gli astronomi suggeriscono che tutto questo gioco tra la spinta verso l'esterno e quella verso l'interno della materia che collassa, dura un secondo. Altri modelli mettono questo momento sulla scala di un decimo di secondo. Il nuovo studio nota anche che più velocemente avviene l'evento, più il divario sarà pronunciato nei oggetti che ne risultano. A questo punto, il fatto che questo divario esiste ed è osservato, è una prova che si tratta di un evento che dura una frazione di un secondo.

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[indiano jones]

Il ROSAT ha fotografato a raggi X diverse supernova, e non sembra che ci siano anelli

[frankyone]

Originalmente inviato da indiano jones

Il ROSAT ha fotografato a raggi X diverse supernova, e non sembra che ci siano anelli

Gli anelli sono una conseguenza della deviazione della luce proveniente da sorgenti retrostanti il buco nero.
La riadiazione a raggi X che viene prodotta da un disco di accrescimento di un buco nero viene anch'essa deviata ma non genera il caratteristico anello.

Altra cosa poi è l'emissione nel corso dell'esplosione di una supernova che è comunque isotropa e non può produrre strutture anulari.

[indiano jones]

Semprechè esistino i buchi neri
Che ne pensi della nuova teoria sulle stelle nere?
Stella nera - Wikipedia

Stella nera


Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.





Una stella nera è un ipotetico tipo di stella, simile per molti aspetti a un buco nero, la cui esistenza è stata ipotizzata recentemente da alcuni scienziati (Carlos Barcelò, Stefano Liberati, Sebastiano Sonego e Matt Visser) i quali hanno messo in dubbio l'esistenza dei buchi neri.

L'esistenza dei buchi neri, predetta dalla relatività generale di Einstein, è stata finora solo verificata con osservazioni indirette, dato che i buchi neri non possono essere visti (in quanto neanche la luce può sfuggire al loro immenso campo gravitazionale) ma possono essere visti solo gli effetti che questi possono esercitare sulle stelle vicine.

Ora secondo i succitati scienziati i corpi celesti identificati come buchi neri dagli astronomi tramite osservazione indiretta non sarebbero buchi neri ma un altro tipo di stella, una "stella nera". Infatti alcuni effetti quantistici potrebbero non condurre al collasso gravitazionale ed alla formazione di presunto un buco nero ma generare invece un altro corpo celeste chiamato stella nera, con la sostanziale differenza che quest'ultima sarebbe priva di orizzonte degli eventi. Le stelle nere sarebbero tuttavia abbastanza dense da provocare molti degli effetti associati ai buchi neri.

La loro ricerca è stata pubblicata su Scientific American e, in Italia, su Le Scienze (che è appunto l'edizione italiana di Scientific American).





Indice
[nascondi] 1 Paradossi dei buchi neri
2 Formazione (ipotetica) di una stella nera
3 Caratteristiche (ipotetiche) di una stella nera
4 Bibliografia


Paradossi dei buchi neri [modifica]

Questi sono i paradossi dei buchi neri che hanno spinto questi scienziati a formulare in alternativa la teoria delle stelle nere:
Singolarità: nei buchi neri classici (previsti dalla relatività generale) tutta la materia è concentrata in un punto (singolarità) di densità infinita. Questo suggerisce che la teoria non sia valida in questo punto, in quanto prevede una grandezza infinita. Probabilmente la relatività generale sbaglia in questo punto in quanto non considera gli effetti quantistici a scala microscopica. Per superare questo paradosso si sta tentando di creare una teoria quantistica della gravità, detta gravità quantistica.
Perdita delle informazioni: secondo Stephen Hawking, i buchi neri evaporerebbero molto lentamente fino a scomparire del tutto, emettendo radiazione di Hawking. Ciò genera però il paradosso della perdita di informazioni. Un buco nero contiene infatti delle informazioni contenute nella materia da esso inghiottita. Evaporando emette la radiazione di Hawking che però non trasporta informazioni. Di conseguenza quando il buco nero evaporerà completamente, tutte le informazioni in esso contenute scompariranno nel nulla e ciò viola il principio dell'unitarietà, che sostiene che l'informazione non può essere distrutta.

In assenza di una teoria completa sulla gravità quantistica, Barcelò, Liberati, Sonego e Visser hanno mischiato alcuni aspetti della meccanica quantistica con la gravità classica einsteiniana, giungendo alla conclusione della formazione delle stelle nere al posto dei buchi neri.

Le stelle nere, a differenza dei buchi neri, non perdono informazioni mentre evaporano.

La teoria delle stelle nere non è quindi la soluzione definitiva al paradosso delle informazioni, perché sia risolto completamente il quale, bisognerà probabilmente attendere lo sviluppo di una teoria della gravità quantistica completa.

Formazione (ipotetica) di una stella nera [modifica]

Barcelò, Liberati, Sonego e Visser hanno dimostrato che, supponendo che il collasso gravitazionale di una stella sia molto più lento della caduta libera del materiale dalla superficie della stella verso il suo centro, alcuni effetti quantistici (polarizzazione del vuoto) possono opporsi significativamente al collasso impedendo la formazione di un orizzonte degli eventi e quindi di un buco nero. Si formerebbe invece una stella nera.

Caratteristiche (ipotetiche) di una stella nera [modifica]
il campo gravitazionale è simile ma non identico a quello di un buco nero
a differenza di un buco nero, l'interno è completamente pieno di materia densa
a differenza di un buco nero, non ha un orizzonte degli eventi
emette una radiazione analoga a quella di Hawking, ma a differenza della radiazione di Hawking, la radiazione delle stelle nere trasporta informazione e dunque il principio di unitarietà non è violato (non vi è perdita di informazioni).

Bibliografia [modifica]
Carlos Barceló, Stefano Liberati, Sebastiano Sonego and Matt Visser, Scientific American (October 2009) Black Stars, Not Black Holes
Barceló, C.; Liberati, S.; Sonego, S.; Visser, M. (2008). Fate of gravitational collapse in semiclassical gravity . Physical Review D 77: 044032. doi:10.1103/PhysRevD.77.044032.
Visser, Matt; Barcelo, Carlos; Liberati, Stefano; Sonego, Sebastiano (2009) "Small, dark, and heavy: But is it a black hole?", Bibcode: 2009arXiv0902.0346V, arΧiv:arXiv:0902.0346 [gr-qc]