Compendio di relatività - Liceo Scientifico Galilei

elettrone reagiscono e formano un neutrone ed un neutrino. La stella raggiunge un diametro di soli
20~30 Km. Questa stella di neutroni è difficilmente individuabile per via ottica, ma è stata scoperta
nel 1967 da Jocelyn Bell a causa delle sue caratteristiche emissioni di radiazioni; poiché il suo campo
magnetico è molto forte e la velocità di rotazione aumenta moltissimo a causa della contrazione
(fino a decine di giri al secondo), l'energia che essa diffonde nello spazio (onde radio, luce, raggi X
e γ) appare a chi la osserva come una rapida pulsazione ritmica. Questi oggetti sono chiamati pulsar.
BLACK HOLES
“... Buchi neri, è un soprannome denigratorio, dettato dall’invidia: sono tutto il contrario di buchi,
non c’è nulla di più pieno e pesante e denso e compatto, con una ostinazione nel reggere la gravità
che portano in sé, come stringendo i pugni, serrando i denti, inarcando la gobba ... ”
(M. Calvani - M. Capaccioli).
Anche se con le stelle di neutroni la densità sembra aver raggiunto i suoi limiti, esistono altri corpi,
di massa originaria pari a qualche decina di volte quella del Sole, che dopo la fase di supernova,
subisce un collasso gravitazionale, cui nessuna forza può far fronte; questi corpi sono detti black holes
(buchi neri), che si presentano come vortici in grado di attrarre entro di sé qualunque corpo o
particella, comprese le radiazioni, anche quelle luminose.
Il termine black holes venne utilizzato per la prima volta il 29 dicembre 1967, durante una conferenza
data a New York da John Archibald Wheeler. La definizione elementare di buco nero è la seguente:
una regione dello spazio-tempo all’interno della quale il
campo gravitazionale è tanto intenso da impedire alla
materia ed alla radiazione di sfuggire. Poiché un campo
gravitazionale intenso significa anche dire elevata
concentrazione di materia, per “fabbricare” un buco nero,
Quando le dimensioni della stella sono
inferiori a R , essa è ormai un Black Hole
bisogna quindi che una certa massa sia racchiusa entro un
certo volume critico, le cui dimensioni sono date, nel caso
sferico, dal raggio di Schwarzschild:
ℜ= 2 2
MG0
2
c
L'IMPRIGIONAMENTO DELLA LUCE
Supponiamo che una stella perfettamente sferica ed immersa nel vuoto, collassi senza alcuna
distorsione al di sotto del proprio raggio di Schwarzschild e la sua calda superficie emetta radiazione.
Ora esamineremo il progressivo imprigionamento della luce e la transizione verso lo stato di buco
nero. In figura sono rappresentati quattro
episodi del collasso gravitazionale di una
stella che trattiene sempre più la luce.
Prima del collasso (a), la massa della stella
occupa un volume molto maggiore di
quello delimitato dal raggio di
Schwarzschild. Secondo la teoria della
relatività generale, il suo campo
gravitazionale influenza solo leggermente
lo spazio-tempo e la luce emessa in un
punto della superficie della stella può
sfuggire in linea retta in qualsiasi direzione.
Poi la stella collassa (b) e, mano a mano
che il raggio della stella si avvicina a R, la
curvatura dello spazio tempo si accentua Le quattro fasi dell’imprigionamento della luce
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