Orizzonte degli eventi
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Un orizzonte degli eventi è, nell'accezione più diffusa, un concetto collegato ai buchi neri, una previsione della relatività generale.
Secondo questa teoria, lo spazio ed il tempo formano un unico complesso con quattro dimensioni reali (detto spazio-tempo), il quale viene deformato dalla presenza di massa (o di energia).
Nel caso di un buco nero di Schwarzschild, l'orizzonte degli eventi si crea nel momento in cui in un corpo autogravitante la "materia" (concetto utilizzato qui per identificare insieme la massa e l'energia, che secondo la relatività generale sono la stessa cosa) è così concentrata che la velocità di fuga è pari a quella della luce.
I corpi della tipologia suddetta, quando sono non rotanti (momento angolare nullo) e privi di carica elettrica hanno una simmetria sferica con raggio pari a:
,
dove M è la Massa, G la costante di gravitazione universale e c la velocità della luce. Tale espressione definisce il cosiddetto Raggio di Schwarzschild.
Secondo una definizione data da Roger Penrose [1] in un buco nero, l'orizzonte degli eventi è una particolare superficie dello spazio-tempo che separa i posti da cui possono sfuggire segnali da quelli da cui nessun segnale può sfuggire.
In una accezione molto più generale, se per "evento" si intende un fenomeno (particolare stato della realtà fisica osservabile), identificato dalle quattro coordinate spazio-temporali, un "orizzonte degli eventi" può essere definito come una regione dello spazio-tempo oltre la quale cessa di essere possibile osservare il fenomeno.
Nel caso dei buchi neri di Schwarzschild, l'orizzonte degli eventi è una superficie sferica che circonda una singolarità posta al centro della sfera; quest'ultima è un punto nel quale la densità sarebbe infinita e le leggi della fisica, secondo la teoria della relatività generale, perdono significato.
La singolarità potrebbe non essere necessaria, secondo alcune teorie di gravità quantistica (gravità quantistica a loop), che postulano lo spazio-tempo come una entità dotata di una realtà fisica, e non solo un mero concetto matematico, suddiviso in elementi discreti del diametro di una lunghezza di Planck. In altri termini, lo spazio-tempo avrebbe, secondo la suddetta teoria, un ruolo fisicamente attivo, non passivo e la sua struttura intima sarebbe costituita da veri e propri "atomi" che formerebbero una densa rete in continua evoluzione. In condizioni normali non si percepirebbe la struttura atomica dello spazio-tempo, il quale apparirebbe un continuo matematico e l'Universo sarebbe descritto dalla relatività generale, ma a distanze nell'ordine della lunghezza di Planck le cose cambierebbero radicalmente: gli effetti quantistici e gravitazionali assumerebbero intensità confrontabili. Sarebbe come se lo spazio assumesse una "personalità fisica" propria ed interagisse con l'energia (massa) in modo attivo [2].
Se il buco nero di Schwarzschild possedesse la massa di una galassia, l'orizzonte sarebbe situato ad una distanza nell'ordine di 1011 chilometri dal centro, se invece un buco nero avesse la massa del Sole, allora l'orizzonte disterebbe circa tre chilometri dal centro, infine se un buco nero avesse la massa di una montagna, l'orizzonte sarebbe situato a 10 − 13 centimetri. La temperatura dell'orizzonte dovrebbe risultare talmente alta, da non essere nemmeno misurabile.[3]
Alcuni dei problemi più attuali riguardanti la fisica degli orizzonti degli eventi dei buchi neri sono l'emissione della radiazione di Hawking, l'entropia dei buchi neri ed altre questioni correlate, ad esempio la fusione (merging) di buchi neri.
Molti risultati sono solo di tipo speculativo o ipotetico, considerato che, al momento nessuno ha mai visto "da vicino" un buco nero (sono spesso avvolti da dischi di accrescimento o densi aloni di materia). C'è, inoltre, da osservare che dall'interno di un buco nero non può uscire alcuna informazione che possa dire alcunché sulla sua struttura intima o, perlomeno, non esiste una teoria di riferimento ben consolidata e suffragata da dati osservativi.
Tale teoria sarebbe la gravità quantistica, la quale, andando oltre la relatività generale e, probabilmente, oltre la meccanica quantistica, dovrebbe unificarle e trovare il quadro matematico dal quale scaturiscono entrambe. Ovviamente, non è semplice, visto che nonostante notevoli studi in più università del mondo tale quadro non c'è, però, che alla base delle due grandi teorie della Natura ci sia qualcosa di unico è molto probabile, considerato che se si parte dai punti di contatto tra le due teorie si giunge ad interessanti risultati che alimentano tuttora molti filoni di ricerca, sia in Fisica che in Astrofisica.
Indice |
[modifica] Note
- ^ Roger Penrose: La strada che porta alla realtà - Le leggi fondamentali dell'Universo - Rizzoli (Milano)
- ^ "L'Universo che rimbalza" di Martin Bojowald - Le Scienze Dicembre 2008 pag. 58-59
- ^ "I buchi neri e il paradosso dell'informazione", di Leonard Susskind, pubbl. su "Le Scienze", num.346, giugno 1997, pag.56-61
[modifica] Voci correlate
- Buco nero
- Raggio di Schwarzschild
- Fisica quantistica
- Gravità
- Orizzonte di particella
- Relatività generale
- Singolarità gravitazionale
[modifica] Bibliografia
- Kip S. Thorne, Charles W. Misner, John Archibald Wheeler, Gravitation
- Robert M. Wald, General Relativity
- Wolfgang Rindler, Relativity: Special, General, and Cosmological
- Hau, L.V., Harris, S.E, Dutton, Z. e Behroozi, C.H., Light speed reduction to 17 metres per second in an ultracold atomic gas, Nature 397 (6720), pp 594–598, 18 febbraio 1999
