BUCHI NERI: un biglietto di sola...
Transcript of BUCHI NERI: un biglietto di sola...
![Page 1: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/1.jpg)
Andrea Comastri
INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna
BUCHI NERI:
un biglietto di sola andata
Friday, June 5, 15
![Page 2: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/2.jpg)
Syllabus • Introduzione e un po’ di storia • Il Buco Nero del Matematico • Il Buco Nero dell’ Astrofisico • Il Buco Nero del Fisico Teorico
2
Friday, June 5, 15
![Page 3: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/3.jpg)
La legge di gravitazione universale
1687Legge di Newton: è una forza istantanea che spiega la mutua attrazione fra i corpi
Friday, June 5, 15
![Page 4: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/4.jpg)
La legge di gravitazione universale
1687Legge di Newton: è una forza istantanea che spiega la mutua attrazione fra i corpi
Friday, June 5, 15
![Page 5: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/5.jpg)
La legge di gravitazione universale
1687Legge di Newton: è una forza istantanea che spiega la mutua attrazione fra i corpi
Niente può evitarla:
Friday, June 5, 15
![Page 6: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/6.jpg)
La legge di gravitazione universale
1687Legge di Newton: è una forza istantanea che spiega la mutua attrazione fra i corpi
Niente può evitarla: né sostanze, né particelle, neppure la luce!
Friday, June 5, 15
![Page 7: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/7.jpg)
Leggi di Keplero
Friday, June 5, 15
![Page 8: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/8.jpg)
Leggi di Keplero 1) I pianeti si muovono lungo orbite ellittiche di cui il Sole occupa uno dei fuochi
Friday, June 5, 15
![Page 9: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/9.jpg)
Leggi di Keplero 1) I pianeti si muovono lungo orbite ellittiche di cui il Sole occupa uno dei fuochi
2) I raggi vettori congiungenti i pianeti al centro del Sole descrivono aree uguali in tempi uguali;
Friday, June 5, 15
![Page 10: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/10.jpg)
Leggi di Keplero 1) I pianeti si muovono lungo orbite ellittiche di cui il Sole occupa uno dei fuochi
2) I raggi vettori congiungenti i pianeti al centro del Sole descrivono aree uguali in tempi uguali;
(1), (2)
Friday, June 5, 15
![Page 11: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/11.jpg)
Leggi di Keplero 1) I pianeti si muovono lungo orbite ellittiche di cui il Sole occupa uno dei fuochi
2) I raggi vettori congiungenti i pianeti al centro del Sole descrivono aree uguali in tempi uguali;
3) I quadrati dei tempi di rivoluzione sono proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori dell’orbita
(1), (2)
Friday, June 5, 15
![Page 12: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/12.jpg)
Leggi di Keplero 1) I pianeti si muovono lungo orbite ellittiche di cui il Sole occupa uno dei fuochi
2) I raggi vettori congiungenti i pianeti al centro del Sole descrivono aree uguali in tempi uguali;
3) I quadrati dei tempi di rivoluzione sono proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori dell’orbita
(1), (2)
(3) R3/T2 = GM/ 4π2
R3/T2 misura la massa del
Sole!
Friday, June 5, 15
![Page 13: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/13.jpg)
Esempio : La massa del Sole
• Periodo orbitale della Terra intorno al Sole: 1 yr
• Distanza Terra - Sole:1AU = 150 milioni di kilometri ⇒ massa del Sole: M = 2×1033 grammi
Nota: l’uso delle tonnellate non avrebbe aiutato
Friday, June 5, 15
![Page 14: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/14.jpg)
V fuga terra = 11 km/s = 39 000 km/hV fuga sole = 600 km/s circa 500 V fuga terra
Friday, June 5, 15
![Page 15: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/15.jpg)
V fuga terra = 11 km/s = 39 000 km/hV fuga sole = 600 km/s circa 500 V fuga terra
L’effetto della gravità sulla superficie di un corpo e’ proporzionale alla compattezza M/R aumenta all’aumentare della massa o al diminuire della dimensione
Friday, June 5, 15
![Page 16: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/16.jpg)
V fuga terra = 11 km/s = 39 000 km/hV fuga sole = 600 km/s circa 500 V fuga terra
L’effetto della gravità sulla superficie di un corpo e’ proporzionale alla compattezza M/R aumenta all’aumentare della massa o al diminuire della dimensione
si puo’ esprimere attraverso una velocita’ caratteristica detta velocita’ di fuga
Friday, June 5, 15
![Page 17: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/17.jpg)
V fuga terra = 11 km/s = 39 000 km/hV fuga sole = 600 km/s circa 500 V fuga terra
L’effetto della gravità sulla superficie di un corpo e’ proporzionale alla compattezza M/R aumenta all’aumentare della massa o al diminuire della dimensione
si puo’ esprimere attraverso una velocita’ caratteristica detta velocita’ di fuga
Friday, June 5, 15
![Page 18: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/18.jpg)
John Michell, 1783:
“supponiamo che le particelle di luce siano attratte nella stessa maniera di tutti gli altri corpi ... dovrebbero esistere in natura dei corpi, dai quali la luce non potrebbe arrivare a noi ...
(232 anni fa ...)
Friday, June 5, 15
![Page 19: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/19.jpg)
John Michell, 1783:
“supponiamo che le particelle di luce siano attratte nella stessa maniera di tutti gli altri corpi ... dovrebbero esistere in natura dei corpi, dai quali la luce non potrebbe arrivare a noi ...
(232 anni fa ...)
Cosa succede se V fuga = c ? Quale è l’effetto della gravità intorno ad un oggetto la cui velocità di fuga è uguale alla velocità della luce?
Friday, June 5, 15
![Page 20: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/20.jpg)
Buchi neri
John A. Wheeler (1911- 2008)
nome recente (1967)
Cosa e’ un Buco Nero?
Soluzione delle equazioni di campo della Relativita’Generale in presenza di una Massa M.
Friday, June 5, 15
![Page 21: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/21.jpg)
9
Friday, June 5, 15
![Page 22: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/22.jpg)
Nel 1916, Einstein completa la teoria della Relatività
Generale = Teoria della Gravitazione
Effetti evidenti per velocita’ prossime a quelle della luce e per campi gravitazionali molto intensi
Friday, June 5, 15
![Page 23: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/23.jpg)
Friday, June 5, 15
![Page 24: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/24.jpg)
Mentre Newton concepisce la gravità come una forza istantanea, Einstein interpreta la gravità come manifestazione della curvatura dello spaziotempo (x,y,z,t)
Friday, June 5, 15
![Page 25: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/25.jpg)
Mentre Newton concepisce la gravità come una forza istantanea, Einstein interpreta la gravità come manifestazione della curvatura dello spaziotempo (x,y,z,t)
Quindi le masse NON attraggono i corpi, la loro presenza distorce lo spazio intorno ad esse
Friday, June 5, 15
![Page 26: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/26.jpg)
Terra Sole
Stella di neutroni
Lo spazio dice alla materia come muoversi, la materia dice allo spazio come curvarsi.
J.A. WheleerFriday, June 5, 15
![Page 27: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/27.jpg)
13Gargantua il Buco Nero di Interstellar Friday, June 5, 15
![Page 28: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/28.jpg)
14
Friday, June 5, 15
![Page 29: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/29.jpg)
Friday, June 5, 15
![Page 30: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/30.jpg)
Equazioni di “Campo”
GEOMETRIA dello SPAZIO-TEMPO = DISTRIBUZIONE DI MATERIA (ENERGIA)
Friday, June 5, 15
![Page 31: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/31.jpg)
Equazioni di “Campo”
GEOMETRIA dello SPAZIO-TEMPO = DISTRIBUZIONE DI MATERIA (ENERGIA)
INSIEME DI EQUAZIONI DIFFERENZIALI NON LINEARI
Friday, June 5, 15
![Page 32: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/32.jpg)
Tullio Levi-Civita
“E’ in generale noto che la teoria di Riemann dei continui metrici, quasi dimenticata verso la fine del secolo scorso, ricevette nuova vita e fu approfondita da Ricci Curbastro e Levi-Civita e che le loro ricerche hanno decisamente reso possibile la formulazione della teoria generale della relatività”
Albert Einstein
Gregorio Ricci CurbastroLugo 1853 Bologna 1925
Friday, June 5, 15
![Page 33: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/33.jpg)
Nel 1916 Karl Schwarzschild produsse il calcolo della deformazione dello spaziotempo intorno ad un oggetto sferico di massa M.
Friday, June 5, 15
![Page 34: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/34.jpg)
Nel 1916 Karl Schwarzschild produsse il calcolo della deformazione dello spaziotempo intorno ad un oggetto sferico di massa M.
Per ogni oggetto di massa M e‘ possibile identificare un raggio RS tale per cui se R < RS l’oggetto scompare
Raggio di Schwarzschild
Friday, June 5, 15
![Page 35: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/35.jpg)
Nel 1916 Karl Schwarzschild produsse il calcolo della deformazione dello spaziotempo intorno ad un oggetto sferico di massa M.
Per ogni oggetto di massa M e‘ possibile identificare un raggio RS tale per cui se R < RS l’oggetto scompare
Raggio di Schwarzschild
Nasce così il concetto di Orizzonte degli eventi, ovvero il raggio minimo dal quale la luce può emergere.
Friday, June 5, 15
![Page 36: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/36.jpg)
Raggio di Schwarzschild
Karl Schwarzschild (1876-1916)
Vfuga= 300 000 km/s
Friday, June 5, 15
![Page 37: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/37.jpg)
Friday, June 5, 15
![Page 38: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/38.jpg)
Friday, June 5, 15
![Page 39: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/39.jpg)
• Un buco nero non ha capellisolo:
– Massa– Momento angolare– Carica elettrica
No Hair Theorem
Friday, June 5, 15
![Page 40: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/40.jpg)
• Schwarzschild (1916)– massa
• Un buco nero non ha capellisolo:
– Massa– Momento angolare– Carica elettrica
No Hair Theorem
Friday, June 5, 15
![Page 41: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/41.jpg)
• Schwarzschild (1916)– massa
• Reissner-Nordström (1916, 1918)– massa, carica elettrica
• Un buco nero non ha capellisolo:
– Massa– Momento angolare– Carica elettrica
No Hair Theorem
Friday, June 5, 15
![Page 42: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/42.jpg)
• Schwarzschild (1916)– massa
• Reissner-Nordström (1916, 1918)– massa, carica elettrica
• Kerr (1963)– massa, momento angolare
• Un buco nero non ha capellisolo:
– Massa– Momento angolare– Carica elettrica
No Hair Theorem
Friday, June 5, 15
![Page 43: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/43.jpg)
• Schwarzschild (1916)– massa
• Reissner-Nordström (1916, 1918)– massa, carica elettrica
• Kerr (1963)– massa, momento angolare
• Kerr-Newman (1965)– massa, momento angolare,
carica elettrica
• Un buco nero non ha capellisolo:
– Massa– Momento angolare– Carica elettrica
No Hair Theorem
Friday, June 5, 15
![Page 44: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/44.jpg)
Perché cercare i BH?
Friday, June 5, 15
![Page 45: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/45.jpg)
Perché cercare i BH?
Fisica: si può studiare l’elevatissima gravità
Friday, June 5, 15
![Page 46: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/46.jpg)
Perché cercare i BH?
Fisica: si può studiare l’elevatissima gravità
Astrofisica: Studio degli ultimi stadi dell’evoluzione stellare. Possibili semi di nuove galassie. Origine dei potentissimi getti che si osservano con i radiotelescopi
Friday, June 5, 15
![Page 47: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/47.jpg)
Perché cercare i BH?
Fisica: si può studiare l’elevatissima gravità
Astrofisica: Studio degli ultimi stadi dell’evoluzione stellare. Possibili semi di nuove galassie. Origine dei potentissimi getti che si osservano con i radiotelescopi
Oggi i BH sono considerati oggetti astrofisici e si studiano le loro proprietà: spin, massa, curvatura dello spaziotempo e accuratezza rispetto alle previsioni teoriche della Relatività Generale.
Friday, June 5, 15
![Page 48: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/48.jpg)
Stelle di piccola massa (< 1.4 Masse Solari) sopravvivono come Nane Bianche (e.g. Sole)
Friday, June 5, 15
![Page 49: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/49.jpg)
Stelle di piccola massa (< 1.4 Masse Solari) sopravvivono come Nane Bianche (e.g. Sole)
Stelle massicce collassano in NS (stelle di neutroni) se 1.4 < M < 2-3 Masse solari o BH (buchi neri) se piu’ massiccie.
Friday, June 5, 15
![Page 50: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/50.jpg)
Stelle di piccola massa (< 1.4 Masse Solari) sopravvivono come Nane Bianche (e.g. Sole)
Stelle massicce collassano in NS (stelle di neutroni) se 1.4 < M < 2-3 Masse solari o BH (buchi neri) se piu’ massiccie.I BH si rivelano solo se materia viene catturata (accrescimento) allora diventano “stelle” X.Indirettamente dallo studio del moto delle stelle nelle loro vicinanze ...
Friday, June 5, 15
![Page 51: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/51.jpg)
Due “classi” di BH – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle
massive al termine della loro vita, ~3-100 Msolari
– Buchi neri supermassivi (SMBH): si trovano nel centro di galassie, forniscono potenza a quasars e AGN,
~ 106 - 109 Msolari
Friday, June 5, 15
![Page 52: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/52.jpg)
Noi siamo qui
8 kpc = 25,000 a.l.
La Via Lattea (la nostra Galassia) e dove siamo noi
Friday, June 5, 15
![Page 53: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/53.jpg)
26
Friday, June 5, 15
![Page 54: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/54.jpg)
Friday, June 5, 15
![Page 55: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/55.jpg)
È possibile “osservare” un BH solo se la materia “cade”: accrescimentoFriday, June 5, 15
![Page 56: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/56.jpg)
28
Friday, June 5, 15
![Page 57: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/57.jpg)
Friday, June 5, 15
![Page 58: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/58.jpg)
immagine otticaHST
Friday, June 5, 15
![Page 59: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/59.jpg)
Chandra
immagine X
immagine otticaHST
Friday, June 5, 15
![Page 60: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/60.jpg)
Gli strumenti
Beppo-SAX XMM
INTEGRAL
Chandra
Friday, June 5, 15
![Page 61: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/61.jpg)
M31
Friday, June 5, 15
![Page 62: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/62.jpg)
Andromeda in Xvista da Chandra
Friday, June 5, 15
![Page 63: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/63.jpg)
33
COSMOS SURVEY
2 deg2
X-ray/XMM
Friday, June 5, 15
![Page 64: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/64.jpg)
NGC 6240
Friday, June 5, 15
![Page 65: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/65.jpg)
NGC 6240
Friday, June 5, 15
![Page 66: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/66.jpg)
NGC 6240Due Buchi Neri
Friday, June 5, 15
![Page 67: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/67.jpg)
NGC 6240Due Buchi Neri
Friday, June 5, 15
![Page 68: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/68.jpg)
35
Friday, June 5, 15
![Page 69: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/69.jpg)
Schwarzschild vs. Kerr
36
Friday, June 5, 15
![Page 70: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/70.jpg)
IL BUCO NERO DEL FISICO TEORICO Hanno superfici semi permeabili
Si perde traccia di ciò che cade all’interno (non si vede dentro); non si vedono le cose cadere dentro.
Cose complesse cadute in un BH (o diventano BH) mostrano poi semplici caratteristiche. Questo genera implicazioni filosofiche: entropia, informazione, ....etc.
Friday, June 5, 15
![Page 71: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/71.jpg)
IL BUCO NERO DEL FISICO TEORICO Hanno superfici semi permeabili
Si perde traccia di ciò che cade all’interno (non si vede dentro); non si vedono le cose cadere dentro.
Cose complesse cadute in un BH (o diventano BH) mostrano poi semplici caratteristiche. Questo genera implicazioni filosofiche: entropia, informazione, ....etc.
I Buchi Neri potrebbero costruire la chiave per risolvere il piu’ grande problema della Fisica: l’unificazione delle forze e la teoria della Gravita` Quantistica
Friday, June 5, 15
![Page 72: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/72.jpg)
Le forze della natura ...
38
Gravitazionale,agisce a grande distanzaElettromagnetica,agisce su atomi e molecoleDebole, decadimento radioattivo naturaleForte, tiene uniti i nuclei atomici
L’intensità di queste interazioni è data dalle corrispondenti costanti universali adimensionali: per la gravitazione
ag = 10-40 = 0,000000 000000 000000 000000 000000 000000 00001
aem = 1/137 = 0,007 per l’elettromagnetismo,
aw = 0,03 per l’interazione debole e
as = 0,12 per l’interazione forte.
Friday, June 5, 15
![Page 73: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/73.jpg)
I campi della FisicaVelocità
Dimensione
Meccanica Quantistica
Relativistica
Meccanica Quantistica
Relatività
Meccanica Classica
CosmologiaNewtoniana
Cosmologia Relativistica
c
Nuclei(10-14 m)
Atomi(10-10 m)
Galassie(1020 m)
c/10
Friday, June 5, 15
![Page 74: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/74.jpg)
Evaporazione dei Buchi Neri
40
T ~ 1/MTemperatura
t ~ M3 tempo di evaporazione
Friday, June 5, 15
![Page 75: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/75.jpg)
Hawking e i Buchi Neri
41
Se i BH evaporano secondo il meccanismo di Hawkingsi incontra un paradosso
“... se un BH evapora completamente come richiesto da il principio di conservazione CPT (Carica Parita`Tempo), si avrebbe una transizione da uno stato puro iniziale a uno stato misto finale violando l’unitarieta`. La corrispondenza ADS-CFT richiede che un BH in evaporazione sia duale a una Teoria di Campo Conforme sul bordo dello spazio Anti De Sitter. Questo e‘ il paradosso dell’informazione.”
Hawking 2014 http://arxiv.org/abs/1401.5761
Friday, June 5, 15
![Page 76: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/76.jpg)
Hawking e i Buchi Neri
42
Il paradosso in fisica significa che la teoria che descrive il fenomeno e’ incompleta.
L’evaporazione dei buchi neri “viola” alcuni importanti teoremi di conservazione dell’energia e dell’informazione
Hawking suggerisce che l’orizzonte degli eventi (o la superficie del BH) sia apparente e che all’interno dell’orizzonte la geometria dello spazio tempo e la materia si comporti in modo caotico. Il BH irraggia senza violare le leggi della fisica, ma in modo cosi caotico che l’informazione puo’ essere “perduta”, analogamente alle previsioni del tempo che non sono accurate oltre qualche giorno.
Friday, June 5, 15
![Page 77: BUCHI NERI: un biglietto di sola andatadavide2.bo.astro.it/~universo/conferenze/ppt/Comastri/Comastri-Spe… · – Buchi neri di massa solare: creati dal collasso di stelle massive](https://reader030.fdocumenti.com/reader030/viewer/2022040615/5f0cc78a7e708231d4371767/html5/thumbnails/77.jpg)
43
Friday, June 5, 15