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I BUCHI NERI

17 giugno 2016

EINSTEIN E LA RELATIVITÀ

Agli inizi del secolo scorso, Albert Einstein formula la teoria della Relatività, che va ad affiancare la teoria di gravitazione  di Isaac Newton. Per Newton la gravità crea un campo simile a quello prodotto da un magnete:  questo campo fa sì che la Terra eserciti su una mela o sulla Luna una “forza” che le attira. È un fatto normale: tutti i corpi che possiedono una massa esercitano tale forza. Einstein, invece, formula un’altra ipotesi : tutti i corpi dotati di massa, dal Sole fino a una biglia, curvano lo spazio attorno a se stessi. Per avere un’idea di ciò che significa basta pensare a una palla appoggiata su un materasso: deforma la superficie su cui poggia e scorre. Questo esempio riguarda uno spazio a due dimensioni, mentre Einstein pensava ad uno spazio a tre dimensioni:un po’ più difficile da immaginare. La Relatività generale ipotizza anche che un oggetto con densità molto elevata e con una grande massa può collassare su se stesso fino a concentrarsi in un punto a densità infinita. Quel punto è chiamato singolarità. La singolarità deforma così pesantemente lo spazio attorno a sé che neppure la luce, se vi passa sufficientemente vicino, può uscirne. Siamo così arrivati a immaginare un buco nero.

Deformazione Spazio-Tempo da parte della Terra

BUCHI NERI

La stella (ormai supernova, ovvero già esplosa) deve avere una massa davvero elevata per poi collassare su se stessa e formare così una regione di spazio che attira tutto ciò che vi si avvicina. La forza di attrazione gravitazionale di esso è immensa: qualunque cosa che gli passi troppo vicino viene catturata e vi cade dentro, senza poterne più uscire. Nemmeno un raggio di luce, che è la cosa più veloce che esista in natura, può sfuggire a questo mostro: non potendo emettere radiazioni, esso è completamente oscuro e non può essere “visto”. Da ciò deriva l’aggettivo “nero” che gli viene attribuito. Cosa succede però quando due buchi neri sono vicini? Dato che attraggono a sé tutto ciò che li circonda cominceranno ad avvicinarsi sempre più fino a fondersi l’uno con l’altro. Questa “unione” da origine a due “eventi” importanti: la creazione di un buco nero ancora più massiccio e la creazione di onde gravitazionali.

Buco Nero che risucchia una stella.

ONDE GRAVITAZIONALI

Quando due buchi neri si fondono, le loro masse si uniscono ma non sarà mai una somma perfetta, la parte “mancante” verrà trasformate in una energia diversa, quella delle onde gravitazionali che inizieranno ad espandersi verso tutto l’universo.Questo fenomeno è un’ulteriore conferma alla teoria della relatività di Einstein secondo cui la massa può trasformarsi in energia ( E=mc² ).

Buchi Neri in relazione tra loro creando onde gravitazionali

TEORIA DEI “WORMHOLE”

Un Wormhole, anche detto ponte di Einstein-Rosen o  tunnel spazio-temporale, è un passaggio nello spazio-tempo che permetterebbe di percorrere istantaneamente enormi distanze intergalattiche. Questa teoria prevede che due buchi neri riescano a deformare lo spazio-tempo a sufficienza da incontrarsi in un punto, formando cosi una specie di “ponte” di collegamento istantaneo a prescindere dalla distanza effettiva.

Due buchi neri connessi tra loro

 

 

Per approfondire cliccate sui seguenti link:

http://www.lescienze.it/argomento/buchi%20neri

http://www.treccani.it/enciclopedia/buchi-neri_(Enciclopedia-dei-ragazzi)/

http://www.nasa.gov/audience/forstudents/k-4/stories/nasa-knows/what-is-a-black-hole-k4.html

 

                                                                                         Sara Fusco

Flavio Orlando

Tirocinanti presso “La Torre del Sole”

Giugno 2016

 

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Le onde gravitazionali

2 marzo 2016

L’onda gravitazionale è una deformazione della curvatura dello spaziotempo che si propaga con moto ondulatorio.

L’ esistenza delle onde gravitazionali fu prevista nel 1916 da Albert Einstein come conseguenza della sua teoria della relatività generale, ed è stata confermata sperimentalmente nel 2016.

Secondo questa teoria l’ universo sarebbe composto da una “trama” che forma lo spazio-tempo .

In presenza di un corpo, con una determinata massa, lo spazio-tempo viene deformato .

Se un secondo corpo si avvicina a questa distorsione, comincerà a “cadere” a spirale verso il centro di essa, diminuendo la propria orbita fino alla collisione con il primo corpo.

Ogni corpo che si muove genera delle increspature nello spazio-tempo che noi interpretiamo come onde gravitazionali.

Le onde gravitazionali possono essere quindi considerate a tutti gli effetti una forma di radiazione gravitazionale che si propaga alla velocità della luce.

Al passaggio di un’onda gravitazionale, le distanze fra punti nello spazio tridimensionale si contraggono ed espandono ritmicamente: effetto difficile da rilevare, perché anche gli strumenti di misura della distanza subiscono la medesima deformazione e perché la precisione degli strumenti odierni ci permette di rilevare solamente onde gravitazionali di elevatissima intensità, come quelle generate dalla fusione di due buchi neri.

Introduciamo le onde gravitazionali con un’ analogia con fenomeni ondosi:

  • Un onda in un fluido crea una vibrazione, per esempio, nell’aria, il suono si propaga creando delle oscillazioni delle particelle fino a che il nostro timpano percepisce le vibrazioni e le traduce nelle varie frequenze e ci dona “il suono”.
  • Analogamente possiamo spiegare il movimento delle onde gravitazionali con un fenomeno simile, quando un corpo cade in acqua, dal punto di contatto, tra il corpo e la superficie dell’acqua, si iniziano a creare delle onde concentriche che si propagano, allontanandosi dal loro punto di origine, le onde gravitazionali si comportano allo stesso modo, allungano e accorciano i corpi (inclusi quelli che noi usiamo per le misurazioni) rendendoci ancora più impercettibile il loro passaggio.

In base alla teoria della Relatività Generale di Einstein, che le aveva già ipotizzate cento anni fa, la loro velocità coincide con la velocità della luce.

Fin dagli anni cinquanta sono stati effettuati esperimenti per rilevare le onde gravitazionali, ma gli strumenti utilizzati non avevano mai permesso di rilevare il loro debole segnale.

Ad oggi si conoscono molte possibili sorgenti osservabili di questo tipo di radiazione: sistemi binari di stelle (soprattutto quelle a neutroni), pulsar, esplosioni di supernove, buchi neri e galassie in formazione.

Per confermare l’ esistenza delle onde gravitazionali, gli scienziati si sono avvalsi principalmente di due interferometri: LIGO, composto da due rilevatori situati alle estremità orientali e occidentali dell’ America, e VIRGO nel pisano italiano.

Questi strumenti sono costituiti da due bracci gemelli, l’ uno perpendicolare all’altro, dalla lunghezza di 3-4 km nei quali, a vuoto, passano due fasci laser originati da un unico fascio diviso con uno specchio. Tramite speciali specchi è possibile far viaggiare i laser avanti e indietro all’interno del tubo in modo da allungare il tragitto fino a 300 km. Quando i due fasci si riuniscono si produce una figura d’ interferenza: come conseguenza del passaggio di un onda, il laser e tutto lo spazio-tempo nella stessa direzione vengono modificati, al contrario, il laser (e relativo spazio) perpendicolare non subisce lo stesso allungamento, questa differenza viene percepita dagli interferometri che segnalano di aver trovato “qualcosa”. Questi segnali sono tuttavia sommersi di “rumori” dovuti a fenomeni casuali non desiderati, che possono essere scambiati a prima vista per qualcosa che non sono. Per evitare ciò sono stati piazzati più rilevatori in luoghi diversi della terra in modo tale da poter confermare la validità dei dati rilevati.

È stato proprio uno di questi strumenti , in particolare il LIGO , a captare le prime onde gravitazionali inviate dalla fusione di due buchi neri rispettivamente da 36 e 29 masse solari per un totale di 62 masse solari: la massa mancante , equivalente a 3 masse solari, è stata convertita in energia sotto forma di onde gravitazionali. Novecento scienziati insieme a squadre di fisici teorici hanno da subito iniziato a calcolare forma, intensità e frequenza delle onde. Dopo una lunga e intensa fuga di notizie , l’ 11 febbraio 2016 è stata confermata l’osservazione delle onde gravitazionali. Questa scoperta permetterà agli scienziati di studiare l’ universo da una nuova prospettiva. Si potranno, infatti, rilevare i motivi della rotazione delle stelle di neutroni, le pulsazioni delle pulsar e si potrà mappare la struttura interna di esse.

Abbiamo scoperto un nuovo modo di vedere il nostro universo e con esso, abbiamo la possibilità di compiere incredibili scoperte nel futuro prossimo. Il cielo non sarà più lo stesso. Immaginate di poter percepire il mondo che ci circonda con tatto, olfatto, gusto e vista e un giorno, tutto a un tratto di iniziare a sentire: sarebbe un giorno meraviglioso. Questo è esattamente ciò che è successo agli astronomi di tutto il mondo. Da oggi potranno “sentire” l’ universo, in modo da aggiungere nuovi tasselli di conoscenza di tutto ciò che fin’ora è rimasto invisibile.

Flavio Orlando e Daniel Esposto,

studenti dell’ Istituto Giulio Natta (Bergamo),

in alternanza scuola-lavoro presso  il Parco Astronomico “La Torre Del Sole “

Vi invitiamo ad approfondire il tema sul sito LeScienze.it

Altrimenti non perdetevi la conferenza sulle Onde Gravitazionali del 4 Maggio 2016 ore 21, tenuta dal Dr. Andrea Castelli (Ph.D. – Università di Bologna), presso il Parco Astronomico La Torre del Sole di Brembate di Sopra. Per maggiori dettagli consultate il sito http://www.latorredelsole.it

LA FISICA DI STAR TREK, CONOSCERE LA SCIENZA ATTRAVERSO LA FANTASCIENZA

19 gennaio 2013

« Spazio, ultima frontiera. Eccovi i viaggi dell’astronave Enterprise durante la sua missione quinquennale, diretta all’esplorazione di strani nuovi mondi alla ricerca di altre forme di vita e di civiltà, fino ad arrivare laddove nessun uomo è mai giunto prima. »

Questa è la frase con cui, nel 1966, apriva la prima serie di Star Trek prodotta da Gene Roddenberry; la serie tv che ha aperto le porte dell’universo  fantascientifico e che ha condizionato e suggestionato migliaia di persone fino ai giorni nostri.  Ha anticipato numerose tecnologie che oggi sono diventate una realtà per tutti. Ha ispirato generazioni di astronomi nella loro ricerca, suggerendo tematiche importanti come la possibilità di viaggiare nello spazio. Ha introdotto lo studio degli esopianeti, molto in voga negli ultimi anni, e la ricerca di altra vita nello spazio.  I fenomeni fisici di Star Trek, seppur fantastici, vengono spiegati dagli autori in maniera dettagliata e verosimile: questo tipo di fantascienza prende il nome di hard-science fiction, ed è qui che il connubio tra fantascienza e scienza raggiunge il suo apice. In maniera simmetrica, esistono nella scienza vera dei campi di ricerca avanzata dove la scienza sembra mischiarsi con la fantascienza

Dopo la rivoluzione scientifica e ideologica di Copernico, Galileo e Keplero, l’avventura intergalattica di Star Trek ha accelerato il pensiero universale, aprendo le porte ad una nuova cognizione cosmologica.

Dal 1966 dopo un iniziale insuccesso di pubblico e pubblicità, grazie al sostegno dei fans, vengono prodotte sei serie (di cui una cartoni animati) e ben 11 film.

Star Trek rincorre paure e speranze passate e odierne della nostra umanità, ripercorrendo tematiche incredibilmente ancora attuali e moderne, narrando delle vicende degli umani del futuro, appartenenti ad una Federazione Unita dei Pianeti che riunisce sotto un unico governo numerosi popoli di sistemi stellari diversi, e delle loro avventure nell’esplorazione del cosmo, “alla ricerca di nuove forme di vita e di civiltà, fino ad arrivare là dove nessuno è mai giunto prima”. 

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L’universo fantascientifico di Star Trek con i suoi personaggi è conosciuto in tutto il mondo e ha dato origine ad un fandom senza precedenti. Tutte le serie televisive sono state doppiate in italiano, come pure i film.

Star Trek sono stati assegnati vari premi, tra cui 33 Emmy, 5 premi Hugo, vari Saturn Award e un Oscar su 14 candidature ottenute dai film.

La serie televisiva, pur rimanendo una serie d’intrattenimento, ha proposto temi importanti dal punto di vista sociale, etico e politico. Per la prima volta nella storia della televisione un giapponese, una donna di origine africana, diversi americani, uno scozzese, un alieno e un russo, nel momento in cui il mondo era spaccato in due dalla Guerra fredda, si trovavano a lavorare insieme nello stesso equipaggio, ad esplorare l’universo alla ricerca di nuove culture con cui dare vita a reciproci scambi in nome dell’uguaglianza e della pace. Nell’episodio Umiliati per forza maggiore, trasmesso negli Stati Uniti il 22 novembre 1968, si vide il primo bacio interrazziale della storia della televisione, del quale furono protagonisti Uhura, l’ufficiale alle comunicazioni, e il capitano Kirk. Il personaggio di Uhura, prima persona di colore a ricoprire un ruolo di ufficiale comandante e a mostrare l’ombelico in una fiction televisiva, divenne molto caro al pubblico, tanto che Martin Luther King intervenne personalmente affinché l’interprete, l’attrice Nichelle Nichols, non abbandonasse la serie.

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Quello di Star Trek, arricchitosi nel corso del tempo, è diventato uno dei più dettagliati e complessi universi immaginari di tutta la fantascienza. È un futuro ottimistico con tratti utopici in cui l’umanità ha raggiunto le stelle, unendosi con altre specie a formare una Federazione dei Pianeti Uniti e risolvendo tutti i maggiori problemi che assillano il pianeta Terra (fame, sovrappopolazione, discriminazioni etniche, divisioni politiche e guerre, fonti energetiche ed equilibrio ambientale). Si suppone che questo sia potuto avvenire grazie anche agli stimoli sociali e culturali derivanti dal contatto con civiltà extraterrestri, più progredite non solo dal punto di vista tecnologico ma, non di rado, anche etico e sociale.
L’immagine che gli spettatori hanno dell’universo di Star Trek è inscindibilmente legata a un avanzato sviluppo tecnologico. Il divario tecnologico è peraltro uno degli aspetti che più spesso emerge negli episodi di Star Trek.

Le tecnologie di Star Trek (o “treknologie“,come sono state definite con un felice neologismo) non smettono di stupire lo spettatore, anche quando, con decenni di distanza dalla prima serie, sono divenute realtà. Star Trek ha anticipato di circa 40 anni molti oggetti tecnologici che solamente in seguito sono diventati di uso quotidiano come i minidischi, i telefoni satellitari o i computer palmari fino ad arrivare ai tablet PC.

La serie ha inoltre introdotto nell’immaginario collettivo numerose altre possibilità futuristiche che sono oggetto di ricerche scientifiche come il teletrasporto quantistico, i viaggi più veloci della luce e nel tempo.

Entwarp

Ciò che rende possibili alla nave stellare Enterprise le sue avventure in sistemi stellari sconosciuti è la propulsione a curvatura (warp drive), la quale – superati i limiti imposti da Einstein nella teoria della relatività – permette di viaggiare ad una velocità superiore a quella della luce.

Una delle tecnologie-simbolo di Star Trek è il teletrasporto, un sistema di trasferimento istantaneo di materia, usato generalmente per trasferire membri dell’equipaggio e/o equipaggiamento dall’apposita sala teletrasporto dell’Enterprise alla superficie di un pianeta e viceversa. Ciò rende superfluo l’atterraggio dell’astronave stessa.

Teletrasporto

Il ponte ologrammi (introdotto con la Next Generation e da allora presente nelle serie successive) è una sala in cui i membri dell’equipaggio della Enterprise possono entrare in simulazioni di realtà virtuale immersiva. Gli ologrammi sono solidi ed in grado di ingannare i cinque sensi. Il replicatore, introdotto già nella serie classica, è basato sulla stessa tecnologia del teletrasporto e consente la replicazione di qualsiasi oggetto inanimato con incredibile fedeltà, trasformando a livello molecolare la materia grezza inerte, solitamente recuperata dal riciclaggio dei rifiuti, nell’oggetto o sostanza desiderati.
I pannelli dei parametri vitali sui letti dell’infermeria dell’Enterprise, che appaiono sin dalla prima serie, non avevano riscontro nelle attrezzature mediche dell’epoca e sono stati una intuizione degli ideatori del telefilm. Monitor simili sono divenuti di uso comune in ogni reparto di terapia intensiva. Lo stesso può dirsi per i vari dispositivi informatici portatili, cui i moderni smartphone assomigliano molto, per lo meno per le funzioni meno avanzate.

Una delle caratteristiche popolari dell’universo di Star Trek è la presenza di vita e di civiltà su molti pianeti: negli episodi appaiono personaggi appartenenti a molte differenti specie extraterrestri senzienti e, con poche eccezioni, umanoidi. Ogni serie ha tra i suoi protagonisti uno o più alieni fissi nel cast e molti degli episodi sono incentrati tipicamente sul primo contatto con una civiltà sconosciuta.
Le differenti specie o civiltà apparse nelle serie sono oltre 400. Buona parte delle specie aliene appaiono in unico episodio e alcune di esse vengono solamente citate. Sebbene la gran parte delle forme di vita incontrate dai protagonisti siano organiche e basate sul carbonio, non mancano forme di vita basate su biochimiche alternative, inorganiche, forme di vita artificiali, entità non corporee e transdimensionali.
Le principali specie ricorrenti in più serie sono: Andoriani, Bajoriani, Betazoidi, Borg, Cardassiani, El-Auriani, Ferengi, Klingon, Q,Romulani, Vulcaniani. Ognuna delle serie televisive di Star Trek ha presentato numerose nuove specie.

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Da tutto questo nasce nel 1995 il libro del fisico statunitense Lawrence m. krauss intitolato LA FISICA DI STAR TREK.

In questo libro di divulgazione scientifica l’autore analizza con dovizia di particolari e spiegazioni tecniche l’ipotetica tecnologia dell’universo fantascientifico delle serie televisive e dei film di Star Trek e, basandosi sulle più moderne teorie nel campo della fisica, cerca di scoprire quali delle tecnologie della Flotta Stellare sarebbero potenzialmente realizzabili o comunque ipotizzabili e quali invece sono solo frutto della fantasia degli sceneggiatori delle serie televisive.

L’autore, utilizzando tutta la documentazione ufficiale disponibile su Star Trek, analizza con dovizia di particolari tutte le tecnologie fondamentali di una nave stellare e ne sviscera il funzionamento con un linguaggio semplice e lineare. Il libro si sofferma anche sugli errori commessi dalla produzione durante la realizzazione dei telefilm e spesso l’autore spiega i principi fisici che permettono o vietano il manifestarsi di un particolare fenomeno. In molti casi i creatori di Star Trek anticiparono principi fisici e tecnologie, coniando anche una terminologia appropriata.

libro-La-fisica-di-Star-Trek

Se questi argomenti vi incuriosiscono e volete approfondirli non potete mancare alla conferenza di 

Giovedì 31 Gennaio ore 21 Appuntamento con la scienza alla Torre del Sole di Brembate di Sopra:

LA FISICA DI STAR TREK, conoscere la scienza attraverso la fantascienza.

Spazio: ultima frontiera. Queste parole evocano un universo immaginario tra i più straordinari della cultura americana del XX secolo. Star Trek in quasi mezzo secolo ha fatto sognare milioni di fan e ispirato generazioni di scienziati. Le invenzioni della serie, dalla velocità warp al teletrasporto, sono entrate nell’immaginario popolare. Sarà mai possibile realizzarle? Cercheremo di scoprirlo ripercorrendo in modo divertente la saga per rivivere la visione del futuro donataci dal creatore di Star Trek, Gene Roddenderry.

Relatore: Loris Lazzati – Deep Space LC
Ingresso € 3
Info e prenotazioni: 035 621515 – info@latorredelsole.it
Luogo: Parco Astronomico La Torre del Sole Brembate di Sopra, BG Via Locatelli, 4

Locandina Lazzati due

«Catastrofi dal cosmo: le estinzioni di massa e le Apocalissi che uccideranno la Terra»

15 marzo 2012

Giovedì 22 Marzo 2012 ore 21.00 CONFERENZA DEL CICLO APPUNTAMENTO CON LA SCIENZA

Nell’ultimo anno il Sole sta incrementando la sua attività e si prevede che nel 2013 dovrebbe raggiungere il suo picco massimo, con affascinanti manifestazioni energetiche quali grandi macchie solari, imponenti protuberanze di plasma ed esplosioni di vento solare che potrebbero provocare meravigliose aurore polari come accaduto recentemente. 

Tornano di moda le grandi catastrofi cosmiche soprattutto con l’avvicinarsi di fatidiche date impresse nella mente di molti

Nel passato la morte ha colpito più volte la Terra e tornerà ineluttabilmente a farlo in futuro. Dagli asteroidi alle tempeste solari, dalle supernove al titanico scontro tra la Via Lattea e La Galassia di Andromeda fino ai mostruosi «gamma ray bursts», il nostro futuro presenta una lunga serie di appuntamenti con il destino. È possibile evitarli e sopravvivere?

Relatore: Loris Lazzati gruppo Deep Space di Lecco. 


Ingresso 3 euro – serata di approfondimento scientifico adatta a tutti.

Informazioni e prenotazioni 035.621515


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