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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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IL GIORNO DEL GIUDIZIO DELL’UNIVERSO

16 febbraio 2013

Tutto ha inizio. Tutto ha fine.

Nonostante l’essere umano si preoccupi principalmente della fine della sua vita, l’interesse per la fine di qualcosa che ha una durata incomprensibilmente maggiore ha da sempre vagato nell’ immaginario filosofico anche delle culture più antiche.

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Oggi la scienza ha dato una voce rigorosa a questa curiosità. Si è già dedotto dall’osservazione empirica che i corpi celesti, seppure sembrino così irraggiungibili e imperscrutabili, non sono destinati a durare in eterno. L’eternità così come il nulla e l’infinito, non esiste in natura.

Varie teorie formulate nel corso del secolo scorso ad opera di geniali intelletti, pur volendo proporre visioni quanto mai realistiche, si rivelano essere simili alle credenze mitologiche più diverse e contrastanti (che vedremo in seguito).

Come, e se possibile quando, finirà la realtà così come la vediamo?

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Modelli dell’universo: aperto, chiuso, piatto

Innanzi tutto bisogna prima fare una premessa parlando della “geometria dello spazio”: da ciò infatti dipende il destino dell’universo. La geometria dello spazio nasce dall’introduzione nella cosmologia dell’idea di curvatura dello spazio, dettata dalla relatività di Einstein. Gravità e tasso di espansione concorreranno a conferire allo spazio una curvatura che potrà essere “negativa”, “positiva” o “nulla”.

Seguendo queste tre curvature l’universo può assumere tre diverse forme, rispettivamente, aperto, chiuso e piatto. Il destino del cosmo è legato a ciò.

MORTE TERMICA: BIG FREEZE

Teorizzando un universo aperto si deve considerare una forza gravitazionale che non riesce a vincere sull’espansione stessa dello spazio-tempo: il cosmo quindi tenderà ad espandersi indefinitamente.

Analogamente, un universo piatto continuerebbe ad espandersi, ma sarebbe frenato dalla forza di gravità fino a farlo stabilizzare dopo un tempo infinito.

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In entrambi i casi varie ipotesi concordano per un destino comune. I pareri scientifici si volgono a favore della cosiddetta ”morte termica”: formulata per la prima volta da William Thomson (detto anche Lord Kelvin), essa propone, partendo dai principi primi della termo-dinamica, che in un sistema chiuso (in questo caso, l’universo) l’energia tende gradualmente a compensarsi finché viene raggiunto uno stato d’equilibrio termodinamico (entropia).

Quindi, consumatesi le fornaci stellari, l’energia residua, dovendosi spalmare su una fetta troppo estesa di universo,diventerà così rarefatta da potersi considerare irrilevante. L’universo sarà un luogo completamente freddo, e le temperature tenderanno ad avvicinarsi sempre più allo zero assoluto, sino ad un punto di stallo di ogni evento fisico, tra 10^100 anni. Periodo comunque estremamente lungo.

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Ciò è spaventosamente simile alle descrizioni del Ragnarok: la mitologia Nordica (ed in particolare quella vichinga) narra di come il cosmo sia destinato a diventare una landa desolata coperta da ghiacci iperborei, e come ogni cosa (Dèi compresi) sia destinata inesorabilmente a perire congelata.

LO STRAPPO UNIVERSALE: BIG RIP

Nel 1998 fu scoperto che l’universo, così come l’osserviamo attualmente, accelera costantemente la sua crescita: un universo aperto, ma il cui tasso di espansione aumenta vertiginosamente. Per questo modello il fisico Robert Caldwell, del Dartmouth College nel New Hampshire ipotizzò una fine divenuta famosa come “Big Rip” o grande strappo: la materia, in un universo in accelerazione, raggiungerebbe velocità spaventose sino a disintegrarsi in radiazioni e particelle subatomiche.

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Disgregazione dell’universo secondo il ”Big Rip”

Degno di nota è il fatto che la fine del mondo in questione si stima aver luogo circa 3,5 × 10^10 anni dopo il Big Bang, circa 21 miliardi dai giorni nostri. Nonostante sembri un tempo lungo, quasi incomprensibile, è comunque, rispetto ai calendari cosmologici su cui si strutturano le altre teorie cosmologiche, paurosamente breve.

Shiva

Nel ”Big Rip” echeggia in maniera impressionante la mitologia Hindu: in essa infatti si narra che materia ed energia scompariranno per mano del dio Shiva “il distruttore”, personificazione d’una fine catastrofica che stravolgerebbe le leggi stesse della natura.

PUNTO CRUCIALE: BIG CRUNCH

Ammettendo l’esistenza d’un universo chiuso, l’attrazione gravitazionale che la materia esercita riuscirà ad arrestare il tasso d’espansione, fino ad invertirne la tendenza. Così accadrà che tutta la materia del cosmo, collassando, si ricompatterà in un unico punto, detto “singolarità”: da questo scaturì il Big Bang che originò il nostro universo 13, 7 miliardi d’anni or sono.

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Schema ”Big Crunch”

Ciò è quanto prevede la teoria del Big Crunch. Alcuni fisici teorici nel 2008, quali Abhay Ashtekar, Alejandro Corichi e Parampreet Singh, arrivano a descrivere un universo che potrebbe continuare a rigenerarsi in un ciclo infinito di Big Bang e Big Crunch, dando vita così ad una sorta di “grande rimbalzo”, denominato Big Bounce.

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Schema ciclicità ”Big Bounce”

Non è però cosa nuova parlare di ciclicità dell’universo: questa idea era già presente in molti miti e molte leggende dell’antichità. Gli Aztechi, per esempio, nella grande cerimonia del Nuovo Fuoco che avrà luogo alla fine dei giorni evocano un universo ciclicamente distrutto e rigenerato.

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In Europa e in Asia, i miti si ricollegavano in una stessa rappresentazione dell’evento cosmologico: un animale che si morde la coda.In Cina veniva simbolicamente raffigurato un dragone avvolto su sé stesso, trasposto poi in un serpente nelle civiltà europee. In Egitto l’idea della distruzione e della rigenerazione era rappresentata da un bellissimo uccello, il quale alla sua morte veniva divorato dalle fiamme, rinascendo poi dalle sue stesse ceneri. La Fenice dei Greci.

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La Fenice, simbolo di rinascita in molte mitologie

PROBABILE POSSIBILITÁ?

Tutto quanto abbiamo scritto sopra, per quanto riporti teorie che vogliono spiegare in modo quantomai veritiero la Realtà che abitiamo, non è altro che formato da fantasticherie e mere ipotesi, per ora quasi del tutto prive di qualsiasi fondamento.

Non esiste una versione più accreditata di altre, poiché tali discussioni non possono far altro che vertere sull’immaginario di scienziati e filosofi, né la sperimentazione ha voce in capitolo, se non per ricordare timidamente di attenersi di più alla scienza che alla fantascienza.

Ma perché l’uomo si interessa di quello che accadrà probabilmente allorché la specie umana giacerà estinta sotto le maree del Tempo?

Perché quello che più affascina non è tanto la fine del cosmo, ma il destino della vita che esso contiene, sulla cui importanza il dibattito è sempre aperto e quantomai attuale.

Autori: Nicola Mazzoleni e Gabriele Galizzi 4C Liceo scientifico Turoldo (Zogno, BG)


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