Per buco nero rotante s'intende un buco nero che possieda momento angolare.
Tipi di buchi neri
[modifica | modifica wikitesto]Ci sono precisamente quattro modelli matematici per i buchi neri conosciute nelle equazioni di Einstein, le quali descrivono la gravità nell'ambito della relatività generale. Due di queste (il buco nero di Kerr e il buco nero di Kerr-Newman) sono rotanti. Si è generalmente creduto che tutti i buchi neri eventualmente saranno simili a buchi neri stazionari e che questi, grazie al teorema no-hair, possano essere caratterizzati da tre (e solo tre) quantità M, J e Q, vale a dire:
- massa M,
- momento angolare J,
- carica elettrica Q.
Nei termini di queste proprietà, i quattro tipi di buchi neri stazionari possono essere definiti come segue:
| Non-rotante (J = 0) | Rotante (J ≠ 0) | |
| Senza carica (Q = 0) | Schwarzschild | Kerr |
| Con carica (Q ≠ 0) | Reissner-Nordström | Kerr-Newman |
Formazione
[modifica | modifica wikitesto]I buchi neri rotanti si formano dal collasso gravitazionale di stelle massive rotanti o dal collasso di un gruppo di stelle o da gas con una media del momento angolare diverso da zero. Come per la maggior parte delle stelle rotanti, ci si aspetta che la maggioranza dei buchi neri in natura siano rotanti. Nel 2006, gli astronomi riportarono valutazioni del tasso dello spin dei buchi neri nell'Astrophysical Journal. Un buco nero nella Via Lattea, GRS 1915+105, può ruotare 1150 volte al secondo,[1] avvicinandosi al più alto limite teorico.
Relazione con le esplosioni di raggi gamma
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La formazione di un buco nero rotante da una collapsar viene congetturata osservando il fenomeno dei gamma ray burst (esplosioni di raggi gamma).
Conversione nel buco nero di Schwarzschild
[modifica | modifica wikitesto]Un buco nero rotante può produrre grande quantità di energia a spese della sua energia rotazionale. In questo caso un buco nero rotante gradualmente si riduce a un buco nero di Schwarzschild, la minima configurazione dalla quale nessuna ulteriore energia può essere estratta.
Metrica di Kerr, metrica di Kerr-Newman
[modifica | modifica wikitesto]Un buco nero rotante è una soluzione dell'equazione di campo di Einstein. Ci sono due soluzioni esatte conosciute, la metrica di Kerr e la metrica di Kerr-Newman, le quali si crede siano rappresentative di tutte le soluzioni dei buchi neri rotanti, nella regione esterna.
Individuazione di buchi neri rotanti
[modifica | modifica wikitesto]Nel 2010 è stata proposta una tecnica per l'individuazione di buchi neri in rotazione, basata su un nuovo fenomeno in Relatività generale scoperto da una collaborazione tra l'Università di Uppsala, l'Università di Padova, la Macquarie University e l'Instituto de Ciencias Fotónicas di Barcellona.
La tecnica proposta si fonda sull'analisi del momento angolare orbitale e della struttura dei vortici ottici della radiazione proveniente dal disco di accrescimento nei pressi di tali buchi neri. I risultati sono stati pubblicati su Nature Physics.[2]
Note
[modifica | modifica wikitesto]- ^ (EN) Black hole spins at the limit | COSMOS magazine Archiviato il 7 maggio 2012 in Internet Archive.
- ^ Fabrizio Tamburini, Bo Thidé, Gabriel Molina-Terriza & Gabriele Anzolin (2011); Twisting light around rotating black holes, Nature Physics, 7 (3): 195–197. Bibcode 2011NatPh...7..195T. DOI: 10.1038/NPHYS1907
Bibliografia
[modifica | modifica wikitesto]Libri per cominciare, che danno per scontata solo una buona preparazione fisico-matematica:
- S. Bergia, A. P. Franco, Le strutture dello spazio-tempo, Clueb, 2001 - Molto adatto per cominciare a prendere confidenza con la relatività
- R. d'Inverno, Introducing Einstein's relativity, Oxford University press, 2006 - Da evitare la traduzione italiana, edita da Clueb, stracolma di refusi
Libri di approfondimento, per i quali è auspicabile una preparazione:
- S. Weinberg, Gravitation and Cosmology: Principles and Applications of the General Theory of Relativity, John Wiley and Sons, 1972 - Trattazione prevalentemente algebrica, trascurata la visione astratta dei tensori, più usata oggi. Rimane ottimo
- H. C. Ohanian, Gravitation and space time, W.W. Norton and Company, 1976 - successivamente rivisto a quattro mani con Remo Ruffini; ne esiste una versione italiana edita da Zanichelli
- R. M. Wald, General relativity, University Of Chicago Press, 1984 - Ottimo libro, completo, e in cui è usata la notazione tensoriale astratta
Libri altamente tecnici, che richiedono un background elevato:
- C.W. Misner, K.S. Torn, J.A. Wheeler, Gravitation, W.H. Freeman and Company, 1972 - Il libro di riferimento assoluto. Più di 1200 pagine, esplora in maniera esaustiva ogni aspetto della teoria della relatività, della formazione stellare, della cosmologia...
- Stephen Hawking e George Ellis, The large scale structure of the space-time, Cambridge Monographs on Mathematical Physics, 1973 - Ottima trattazione degli aspetti topologici della gravitazione
- H. Stephani, D. Kramer, M. MacCallum, e C. Hoenselaers, Exact solutions of Einstein's field equations, Cambridge University Press, 2002 - Raccoglie tutte le soluzioni esatte note per le equazioni di Einstein
- S. Chandrasekhar, Mathematical Theory of Black Holes, Oxford University Press, 1983 - Libro di riferimento per uno studio completo sui buchi neri.
Ulteriori letture:
- (EN) Fulvio Melia, The Galactic Supermassive Black Hole, Princeton University Press, 2007
- (EN) Macvey, John W., Time Travel, Scarborough House, 1990
Voci correlate
[modifica | modifica wikitesto]- Singolarità BKL – soluzione rappresentante la geometria interna di buchi neri formati dal collasso gravitazionale.
- Processo Penrose
- Spin-flip
Altri progetti
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