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Buchi neri e singolarità!

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fulvio_
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Buchi neri e singolarità!

Messaggio da fulvio_ »

Quando una stella con massa superiore a 50 volte quella del sole termina il suo ciclo di vita esplode in una supernova. Il nocciolo collassa in una stella di neutroni, ma poiché la pressione della materia non riesce a bilanciare la gravità, l’astro implode istantaneamente in un punto, una singolarità.
Ciò che già sapevo, ma che ho riletto con piacere nello splendido testo di Bojan Kambic, “Le costellazioni al binocolo”.
Benché di massa non stellare, prendiamo come esempio il buco nero supermassiccio che si trova al centro della nostra via lattea.
Nonostante gli effetti disarmanti che produce sulle orbite delle malcapitate stelle che gravitano nei pressi del centro galattico (massa di 3,7 milioni di masse solari), sappiamo che Sagittarius A è ‘relativamente piccolo’, avendo dimensioni equiparabili all’orbita di Urano (circa 45 unità astronomiche).
Tali dimensioni dovrebbero, tuttavia, riferirsi al diametro della ‘sfera’ racchiusa dall‘orizzonte degli eventi.
Sò di un esperimento in corso negli Usa (ma non ricordo l’equipe!) che cerca di rendere finalmente visibile l’orizzonte degli eventi di Sagittarius A (ciò che la relatività generale prevederebbe!) attraverso una complessa elaborazione di dati forniti da vari telescopi (ci vuole ancora qualche anno però).
Cercando allora di ‘visualizzare’ (concettualmente) il buco nero, con un po’ di fantasia direi che al centro di tale sfera si troverebbe la singolarità, questo punto di densità infinità circondato da uno spazio (off-limits) che si estende, per l’appunto, fino all’orizzonte degli eventi.
Non immagino che tale ‘sfera’ spaziale sia vuota perché almeno zona di ‘transito’ del bosone portatore della forza di gravità (ipotesi gravitone) nonché della materia risucchiata dall’esterno che viene smembrata e fagocitata dalla singolarità.
Ad oggi non disponiamo di una teoria fisica che descriva in modo soddisfacente tale fenomenologia (attuale incompatibilità relatività generale / meccanica quantistica), ma è presumibile che in un prossimo futuro tale lacuna verrà colmata da un nuovo Einstein (magari c’è già e risponde al nome di Edward Witten). E non disponiamo, com’è ovvio, di evidenze sperimentali di tali futuribili teorie.
Con la differenza, non da poco, che mentre una teoria può saltar fuori da un giorno all’altro, le evidenze sperimentali della stessa potrebbero anche non venire mai (lasciandoci in un eterno dubbio amletico), poiché per ‘sondare’ su scale di misura prossime alla lunghezza di planck mi pare di aver letto da qualche parte (ma non vorrei dire una sciocchezza!) servirebbero energie ottenibili con acceleratori di particelle grandi quanto una galassia.
E qui mi verrebbe da pensare … che la natura ci ha fregati. Può darsi che la natura in virtù di una qualche ‘prescienza’ (che sa tanto di predestinazione per noi altri poveri esseri meschini), si sia dotata di una sorta di meccanismo di ‘autodifesa’: un limite intrinseco di conoscibilità che ci nega uno sviluppo omnicomprensivo.
Già il carattere ‘intrinsecamente probabilistico’ dei quanti suggerirebbe tale evidenza.
Può darsi allora che il “metodo sperimentale” inaugurato da Galilei con le sferette tirate giù dalla torre di Pisa sia giunto al capolinea. Che debba esser accantonato per forza di cose e rimpiazzato da un connubio fra matematica e filosofia. In tale cupa visone delle cose, l’umanità sarebbe destinata ad un futuro in cui si rimpiangeranno i bei tempi passati dove con un acceleratore di particelle si poteva trovare la traccia del quark top teorizzato a tavolino.
Ho divagato…
Dicevo, in mancanza di una fisica adeguata vi chiedo se ad oggi esistano comunque delle ‘teorie’, delle ‘elucubrazioni’, delle ‘visioni oniriche’ di qualche eminente scienziato che provino a gettare un po’ di luce sull’essenza stessa di tale oggetto misterioso: la singolarità.
Non pura astrazione matematica (punto adimensionale di densità infinita, ciò che mi sa tanto di scaricabarile scienza-religione) ma oggetto tangibile di massa/energia, dimensione misurabile e fatto … di qualcosa!

Immagino infatti che questo sia un campo di ricerca abbastanza fertile in fisica teorica. Mi riferisco, ad esempio, alla teoria del tutto.
Si potrebbe ipotizzare, ad esempio, che una singolarità sia null’altro che un ‘grumo’ di ‘nude stringhe’ (Fermioni e Bosoni spogliati della loro ‘peculiarità’/modi di vibrazione) compresse dalla gravità al limite consentito dalle leggi fisiche (ignote) che regolano il nostro universo a quei valori di pressione e temperatura.
Oppure, una singolarità potrebbe essere ‘il luogo’ di formazione di una dimensione spaziale aggiuntiva e infinitesima di congiunzione fra due universi (buco nero in un universo, buco bianco nell’altro); In tale accezione la singolarità non sarebbe un ‘grumo’ di massa energia, ma un ‘forellino’ attraverso il quale un universo parallelo ci ruba materia.
Ancora, un buco nero (singolarità + sfera orizzonte) potrebbe esser a tutti gli effetti una particella elementare di livello superiore, di un universo di livello superiore.
Oppure, la singolarità potrebbe esser la dimora di un camaleonte spaziale che di tanto in tanto fa partire a razzo la lingua appiccicosa e risucchia qualche insetto 'stellare' :D .
Oppure … oppure … oppure … fra fantasticherie, scienza e fantascienza!
Non ho idea. Sui buchi neri la letteratura 'per non addetti ai lavori' si concentra sul discorso 'orizzonte degli eventi' e sulla luce che non può sfuggire al campo gravitazionale. Poco o nulla sulla singolarità in sé. Auspicherei qualche congettura da 'addetto ai lavori' sulla singolarità espressa in termini non eccessivamente tecnici.
...Chiedo lumi!
E facendo ciò invito ad esentare tutto quanto scritto da qualsivoglia carattere di rigore scientifico! Si tratta solo ed esclusivamente di pensieri dettati da curiosità. Riflessioni da bar (...infatti ero indeciso se fosse questa la sezione apposita del forum) affatto scevre da errori e imprecisioni di cui mi scuso!

Ringrazio tutti
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alessio
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Re: Buchi neri e singolarità!

Messaggio da alessio »

Bellissimo 3ad fulvio che cade proprio a pennello con la serata divulgativa del 29 maggio al planetario di Firenze,sicuramente ci saranno la professoressa Hunt e il professore Risaliti entrambi docenti e ricercatori ad Arcetri inoltre interverrà anche un noto adetto ai lavori dell'università di Pisa,quindi se passi da queste parti loro sapranno spiegarti tutto
....il mio vetro preferito??Ovviamente HABICHT 7x42!!!!
ivan86
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Re: Buchi neri e singolarità!

Messaggio da ivan86 »

Ciao Fulvio,

prova a riflettere su cosa significherebbe descrivere in sostanza, come lo desideri tu, una singolarità.

Significa parlare delle sue dimensioni? ti rispondo che non puoi usare il righello in un luogo dove non esiste lo spazio.
Significa parlare della sua struttura? ti rispondo che le particelle di materia hanno perso il loro battito cardiaco.
Significa dargli un'esatta collocazione? ti rispondo che non basterebbe un tempo infinito per raggiungerla.

Quindi penso che più che descriverne i suoi effetti da osservatori esterni non si possa fare.

:wave:
alessio
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Re: Buchi neri e singolarità!

Messaggio da alessio »

ivan86 ha scritto:Quindi penso che più che descriverne i suoi effetti da osservatori esterni non si possa fare.
:lol: :lol: :lol: per adesso Ivan......per adesso ;)
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giulianb
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Re: Buchi neri e singolarità!

Messaggio da giulianb »

Credo che la singolarita' non sia reale, e' soltanto la conseguenza di aver raggiunto i limiti delle teorie attuali. Probabilmente uscira' un meccanismo che possa arrestare il collasso della materia prima di raggiungere dimensione zero. D 'altra parte non c'e' conferma sperimentale dell'esistenza di una singolarita' nel senso che i risultati dell'osservazione non ne richiedono necessariamente l'esistenza


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ivan86
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Re: Buchi neri e singolarità!

Messaggio da ivan86 »

Sicuramente è un limite della teoria attuale, quella "divisione per zero" che fa schizzare i valori all'infinito dovrà pur avere un asintoto, probabilmente non nelle nostre 3 dimensioni.

:wave:
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fulvio_
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Re: Buchi neri e singolarità!

Messaggio da fulvio_ »

Il concetto che mi è un po’ "indigesto" è esattamente il collasso della materia fino al raggiungimento di uno stato di adimensionalità.
Mi sà tanto di astrazione matematica, non di realtà fisica.
Se la massa catturata dal buco nero degenera istantaneamente in qualcosa … che è ‘altro’ da materia ordinaria, allora dovrebbe perderne anche la ‘proprietà’ intrinseca di attrarre altra materia.
La gravitazione svanirebbe. Probabilmente gli stessi bosoni mediatori della gravitazione (in un’interpretazione quantistica) cesserebbero di fare il loro lavoro. E il nocciolo della stella collassata in stella di neutroni semplicemente ‘sparirebbe’ dal nostro universo piuttosto che diventare un buco nero.
Del resto, su scale della lunghezza di planck credo che la meccanica quantistica preveda delle 'fluttuazioni' con creazione dal nulla di massa/energia. Qui sarebbe il contrario... :lol:
Ad ogni modo, si tratta di argomenti affascinanti ma sicuramente non adeguatamente esplicabili senza una conoscenza approfondita e l’utilizzo della matematica.
Ciò che davvero mi piacerebbe conoscere sarebbero gli ‘step’ di trasformazione della materia se soggetta a collasso gravitazionale irreversibile.
Fino a dove riescono a scandagliare le nostre equazioni?
In una stella di neutroni credo che all’interno degli atomi gli elettroni e i protoni si ‘fondano’ per creare un ‘plasma’ di neutroni.
E poi? Magari lo step successivo è un plasma di quark liberi…
E poi? I quark lasciano il campo ai loro costituenti. Visto che è oggetto di studio diciamo le stringhe…
E poi? Se per qualche meccanismo che ci sfugge una stringa è davvero la stazione di arrivo, l’autentico ‘atomo di Democrito’… come potrebbe collassare ulteriormente?
Per fortuna le nostre sono chiacchiere fra amici :wave:

@Alessio
Ti ringrazio per la segnalazione relativa alla serata divulgativa. Purtroppo mi trovo dall'altra parte dello stivale .... ;)
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Re: Buchi neri e singolarità!

Messaggio da alessio »

fulvio_ ha scritto:@Alessio
Ti ringrazio per la segnalazione relativa alla serata divulgativa. Purtroppo mi trovo dall'altra parte dello stivale .... ;)
Peccato Sono serate bellissime e loro sono Divulgatori con la D maiuscola :thumbup: sanno spiegare concetti e situazioni impossibili ai non adetti in maniera semplice ed esaustiva con parole efficaci,esempi pratici e rappresentazioni/simulazioni.

Se mi scrivi la domanda in 2 righe posso provare io a porla e poi ti dico la risposta
....il mio vetro preferito??Ovviamente HABICHT 7x42!!!!
ivan86
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Re: Buchi neri e singolarità!

Messaggio da ivan86 »

fulvio_ ha scritto:Il concetto che mi è un po’ "indigesto" è esattamente il collasso della materia fino al raggiungimento di uno stato di adimensionalità.
Mi sà tanto di astrazione matematica, non di realtà fisica.
Se la massa catturata dal buco nero degenera istantaneamente in qualcosa … che è ‘altro’ da materia ordinaria, allora dovrebbe perderne anche la ‘proprietà’ intrinseca di attrarre altra materia.
L'adimensionalità è solo matematica, perché non riusciamo a descriverlo meglio con le teorie attuali. Nella realtà chissà cosa cavolo sarà, nella mia idea intuitiva è la cortocircuitazione dello spazio-tempo conosciuto da un osservatore esterno, il buco nero è in pratica in un sistema di riferimento attorcigliato su se stesso e per descriverlo in senso pratico occorrerebbe osservalo da un sistema di riferimento non attorcigliato che non è più il nostro di osservatori esterni.

La materia catturata da un buco nero non degenera istantaneamente, è un processo, prima viene "disintegrata" dalle forze di marea.

Ciao
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Re: Buchi neri e singolarità!

Messaggio da fulvio_ »

alessio ha scritto: Peccato Sono serate bellissime e loro sono Divulgatori con la D maiuscola … Se mi scrivi la domanda in 2 righe posso provare io a porla e poi ti dico la risposta
Mi rammarico davvero di non potervi assistere! Ti ringrazio per la proposta, e vedrò di operare una sintesi (…non fino al collasso gravitazionale però! :mrgreen: ) di ciò che voglio chiedere. Magari ti contatto più in là in mp...
Ps. Nel caso ti rispondessero che sono richieste strampalate ti autorizzo sin da ora ad additarmi come unico responsabile… :whistle:
ivan86 ha scritto: nella mia idea intuitiva è la cortocircuitazione dello spazio-tempo conosciuto da un osservatore esterno, il buco nero è in pratica in un sistema di riferimento attorcigliato su se stesso…
:think: ti riferisci a dimensioni extra arrotolate?
ivan86 ha scritto: La materia catturata da un buco nero non degenera istantaneamente, è un processo, prima viene "disintegrata" dalle forze di marea.
Ciao
Si, è come dici. Fra l’altro dalle forze mareali esercitate sulle malcapitate stelle (come nel fenomeno che segnalavi qualche tempo fa: viewtopic.php?f=99&t=1210), con conseguente formazione di dischi di accrescimento, possono anche originarsi i lampi gamma…

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Re: Buchi neri e singolarità!

Messaggio da ivan86 »

fulvio_ ha scritto: :think: ti riferisci a dimensioni extra arrotolate?
No no, le dimensioni arrotolate sono quelle che conosciamo noi, x y e z.
Nella mia idea, penso solo intuitiva ma nemmeno scorretta dato che la verità non la si conosce e quindi tutti possiamo speculare, se le tre dimensioni conosciute non ci permettono di descrivere il buco nero se non come una singolarità, alllra non è detto che un fantomatico osservatore collocato in un mondo a 9 dimensioni non ci riesca.

Quindi per me la singolarità esiste nella matematica dei quadrivettori (x,y,z,t) e non è detto che usandone una nuova, di matematica non si rieaca a dire qualcosa di più.
Di stringhe conosco solo quelle delle mie scarpe, quindi non posso dire molto di più..

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Re: Buchi neri e singolarità!

Messaggio da fulvio_ »

E' un po' come se noi avessimo una visione privilegiata su un universo a due dimensioni spaziali e una temporale...!
PS. Sulle stringhe io so qualcosa (...un minimo, a livello puramente discorsivo!) dalla lettura di alcuni capitoli del libro di Greene (l'universo elegante). Fra l'altro l'ho letto qualche anno fa e ho già resettato parecchia roba :D.
Del resto, per capire a fondo la fisica servirebbe conoscere la matematica che la rappresenta. Inutile girarci attorno.
Non si può spiegare, o comprendere, a parole ciò che necessita di un altro 'linguaggio'.
Almeno secondo me.
Ciò che ricordo è che la materia è 'particolarmente' ostica ed impegnativa...
Per di più, mentre Einstein nello sviluppo della relatività si servì di una matematica che già esisteva!, Witten e compagnia (...comunque la pattuglia di teorici che lavorano su questo campo) se la stanno creando parallelamente alla teoria fisica.
Detto in soldoni, al mondo c'è un pugno di persone che ci capisce qualcosa...
Magari si tratta solo di speculazioni che non porteranno ad alcun risultato. Ma la scienza avanza anche così, per tentativi. Un colpo al cerchio (teoria) e uno alla botte (esperimento).
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Re: Buchi neri e singolarità!

Messaggio da Raf584 »

fulvio_ ha scritto:Per di più, mentre Einstein nello sviluppo della relatività si servì di una matematica che già esisteva!, Witten e compagnia (...comunque la pattuglia di teorici che lavorano su questo campo) se la stanno creando parallelamente alla teoria fisica.
il rischio della teoria delle stringhe è proprio questo, che alla fine si riveli solo un artificio matematico. Se vuoi leggere un bel libro prendi quello di Smolin, L'universo senza stringhe, pubblicato da Einaudi, visto che hai già letto qualcosa sulla teoria delle stringhe sarai in grado di apprezzarlo.

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Re: Buchi neri e singolarità!

Messaggio da fulvio_ »

Ti ringrazio per la segnalazione. E' sempre opportuno sentire un'altra campana ... :thumbup:
Lo metterò sicuramente nel carrello della spesa 'potenziale' (assieme ad un altro libro che mi è stato consigliato qualche giorno fa).
E' presumibile, come dici, che alla fine la teoria delle stringhe possa rivelarsi un insieme di formule ed equazioni, magari coerenti, ma indimostrabili.
Ma, per quanto ne so (...un minimo di letteratura a carattere divulgativo), esattamente questo sarà prima o dopo il destino della fisica teorica, stringhe o non stringhe.
Non poter esser supportata da evidenze sperimentali. Questo è il punto.
Al bosone di Higgs e relative energie ci siamo arrivati (...almeno pare, con tutte le doverose conferme del caso!).
Però, ripeto, scandagliando la materia a scale di grandezza ancora inferiori le energie necessarie aumentano vertiginosamente. Per giungere ad un livello non raggiungibile da alcun acceleratore di particelle, presente o futuribile. Molto prima della lunghezza di Planck.
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