Un buco nero non è realmente un "buco". Questo termine è usato soltanto per far capire gli effetti dell'enorme attrazione gravitazionale che esso esercita su tutto ciò che capiti entro il suo raggio d'azione.

Secondo la teoria della Relatività Generale, un buco nero è in realtà una regione dello spazio-tempo "isolata" dal resto dell'Universo, nel senso che tutto ciò che ne viene catturato (compresa la luce!) non riesce più ad uscirne, e le leggi della fisica che valgono all'esterno non sono più valide all'interno di quella regione. In sostanza, ancora non sappiamo con precisione cosa succeda alla materia quando finisce dentro ad un buco nero.

Secondo la teoria, tale regione si è formata perchè una certa quantità di materia si è concentrata, a causa della gravità, in uno spazio piccolissimo, praticamente in un punto, raggiungendo così una densità altissima (teoricamente infinita), il che fa sì che possieda anche un' enorme attrazione gravitazionale.

Il buco nero (nel caso più semplice di buco nero che non ruota e che non ha carica elettrica) risulta allora formato da una regione sferica che ha al centro tale punto (chiamato "singolarità"), dove la materia è concentrata. Questa regione è delimitata dal cosiddetto "orizzonte degli eventi", una superficie ideale che segna il confine tra l' "interno" e l' "esterno" del buco nero. Infatti se un oggetto, passando vicino a quest'ultimo, ne viene attratto ed è costretto ad attraversare l'orizzonte degli eventi, finirà nella regione dove l'attrazione gravitazionale è talmente forte da impedirgli di fuggire, e precipiterà verso la singolarità. Perfino la luce, che possiede la velocità più alta nell'Universo (300.000 km/s), non riesce ad uscire da questa regione; dunque, poichè non possiamo ricevere luce proveniente da quest'ultima, essa ci appare nera, da cui il nome di buco nero.

I buchi neri si suppone si possano formare in vari modi. Per esempio, quando una stella molto massiva (cioè che all’inizio della sua vita ha una massa maggiore di 25 volte la massa del Sole) termina la sua esistenza esplode in una supernova, per cui la maggior parte della sua materia viene espulsa nello spazio mentre un nocciolo centrale, che avrà comunque più di 3 volte la massa del Sole, rimane e inizia a comprimersi sempre di più, tendendo a concentrarsi in un punto e creando così un buco nero. Questo tipo di buco nero è detto di massa stellare, perché data la sua origine ha comunque una massa simile a quella delle stelle e quindi non enorme, se confrontata per esempio con quella dei cosiddetti buchi neri supermassivi, che possono arrivare invece ad avere milioni o miliardi di volte la massa del Sole. Si pensa che quasi tutte le galassie, inclusa la nostra Via Lattea, abbiano al centro un buco nero supermassivo; ci sono diverse ipotesi per spiegare l’origine di questo tipo di buchi neri, una è che siano l’evoluzione di buchi neri “primordiali”, formatisi cioè nei primi istanti di vita dell’Universo dopo il Big Bang.

Non potendo ricevere luce emessa né riflessa da parte dei buchi neri, si deve ricorrere a metodi indiretti per individuarli; in particolare, se il buco nero sta catturando materia da un altro oggetto tale materia emette della radiazione con particolari caratteristiche, rivelando così la presenza del buco nero.

Nell'illustrazione, realizzata da un artista, è riprodotto quello che dovrebbe succedere se una stella venisse smembrata dall'attrazione gravitazionale di un buco nero; nell'immagine si nota come una porzione di essa si diriga spiraleggiando verso l'orizzonte degli eventi di quest'ultimo. Credit: NASA/CXC/M.Weiss

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