È straordinariamente facile descrivere un buco nero da solo. Le sue proprietà osservabili sono la sua massa, la sua carica elettrica (che di solito è zero) e la sua rotazione o avvolgimento.
Non c’è differenza nel modo in cui viene creato il buco nero. Tutti i buchi neri, dopotutto, hanno la stessa struttura di base. Il che è insolito se ci pensi. Quando raccogli abbastanza ferro e rocce, formi un pianeta. Potrebbe produrre una stella combinando idrogeno ed elio.
Tuttavia, se mescoli insieme erba tagliata, gomma da masticare e vecchi romanzi di Harry Potter, creerai lo stesso tipo di buco nero come se stessi usando idrogeno puro.
(Foto: ESA/Getty Images)
396536 01: Questo grafico ESA pubblicato il 25 ottobre 2001 mostra un buco nero supermassiccio nel cuore della galassia chiamato MCG-6-30-15, visto dalla missione multi-specchio a raggi X (XMM-Newton). Utilizzando questo tipo di imaging, gli scienziati hanno visto per la prima volta l’estrazione di energia da un buco nero. Come una dinamo elettrica, questo buco nero ruota e pompa energia attraverso linee di campo magnetico simili a cavi nel gas caotico che vortica intorno ad esso, rendendo il gas, che è già indirettamente caldo a causa della massiccia forza di gravità schiacciante, ancora più caldo.
La “teoria no hair” che riguarda il paradosso delle informazioni fornite da Brian Copperlin, descrive il comportamento insolito dei buchi neri.
In altre parole, poiché ogni cosa nell’universo può essere definita da una certa quantità di informazioni e le cose non possono semplicemente scomparire, la quantità totale di informazioni nell’universo deve rimanere costante. Tuttavia, quando getti una sedia in un buco nero, si aggiunge solo alla massa e alla rotazione del buco nero.
Si perde il colore della sedia e se è in legno o acciaio e se è alta o bassa. Allora, dov’è finito tutto?
Il paradosso dell’informazione
Grazie a Stephen Hawking, potrebbe essere possibile immaginare un’unica soluzione al dilemma dell’informazione. Ha dimostrato nel 1974 che l’orizzonte degli eventi di un buco nero potrebbe non essere assoluto. I buchi neri devono emettere una piccola quantità di luce nota come radiazione di Hawking a causa dell’indeterminatezza quantistica.
La radiazione di Hawking non è mai stata vista, ma le informazioni perse quando gli elementi entrano in un buco nero possono essere trasportate da questa luce, se presente. Di conseguenza, i dati non vengono realmente persi.
Se è presente la radiazione di Hawking, i buchi neri devono rispettare le regole della termodinamica. Jacob Bekenstein originariamente ha avuto l’idea. I buchi neri devono avere una temperatura termica se emettono luce.
Diversi fisici hanno dimostrato che i buchi neri hanno una serie di principi noti come termodinamica dei buchi neri, basati su Bekenstein idea.
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fisica del buco nero
Dato che stai leggendo questo, hai indubbiamente familiarità con la seconda regola della termodinamica, che afferma che l’entropia di qualsiasi sistema deve crescere.
Ecco perché una tazza di caffè caldo si raffredda nel tempo, riscaldando dolcemente l’ambiente finché sia il caffè che l’ambiente non avranno la stessa temperatura. Non vedrai mai una tazza di caffè fredda scaldarsi da sola poiché fa un po’ freddo.
La seconda legge afferma che il calore viene trasferito da un oggetto caldo agli oggetti più freddi che lo circondano.
La regione dell’orizzonte degli eventi di un buco nero è governata dalla seconda legge della termodinamica. Questa regione è correlata alla temperatura di Hawking del buco nero. Più bassa è la temperatura del buco nero, maggiore è la sua dimensione.
Secondo la seconda legge della termodinamica dei buchi neri, l’entropia deve crescere in ogni fusione di buchi neri. Ciò significa che la superficie del nuovo buco nero deve essere maggiore delle superfici combinate dei buchi neri originali. La teoria dell’area di Hawking è il nome di questo.
Tutto questo, ovviamente, è un insieme di teorie matematiche. È quello che ci aspetteremmo in base alla nostra conoscenza della fisica, ma mostrarlo è un’altra storia. Ora, uno studio intitolato “Test della legge sulla regione del buco nero utilizzando GW150914“Ha detto che è vero.
I ricercatori hanno esaminato la prima vista di due buchi neri che si fondono. La fusione di un buco nero di 29 masse solari e di un buco nero di 36 masse solari è attualmente nota come GW150914.
Il team è stato in grado di calcolare le aree superficiali dell’orizzonte degli eventi dei buchi neri originali utilizzando un nuovo approccio di ricerca sulle onde gravitazionali che hanno creato. Hanno scoperto che l’area totale è cresciuta quando l’hanno confrontata con la superficie di un altro buco nero di 62 masse solari.
I risultati hanno avuto un livello di confidenza del 97 percento, che è buono ma non abbastanza forte da essere dichiarato definitivamente.
Tuttavia, questo metodo può essere utilizzato per studiare ulteriori fusioni di buchi neri ed è la prima prova concreta che la termodinamica dei buchi neri è più di una semplice teoria.
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