Le dimensioni dei buchi neri

Aperto da Essere Immortale, 23 Settembre 2017, 01:11:55 AM

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Essere Immortale

Come mai un buco nero può avere qualsiasi dimensione, In termini di massa e volume senza rispettare limiti di chandrasekar?

paul11

#1
non so se un buco nero può avere qualsiasi dimensione, non penso, perchè la dimensione da tenere presenta è la massa.
La presnza del buco nero, essendo invisibile in quanto la luce non sfugge al suo enorme campo gravitazionale, è dato dalle interazioni energetiche a lui prossime, quindi dal comportamento "strano" di corpi fisici.

Il buco nero si forma alla fine del ciclo di vita di una stella ,ma dipende dalle classificazione delle stelle che nello spettro della luce sono bianche, gialle, rosse, ma che dipendono dalla loro massa,
E' proprio la massa della stella che decide il suo degradamento e il limite di chandrasekar è rapportato alla massa delal nostra stella, il sole.
Fin quando le energie della fusione della stella mantengono in equilibrio il campo gravitazionale, quella stella "vive".
Quando l'energia della fusione scende sotto il limite del campo gravitazionale, quest'ultimo fa collassare la stella generalmente in nana bianca, quando gli elettroni fermano il collasso, o di "stella di neutroni" quando sono quest'ultimi a fermare il collasso.
Essendo i neutroni molto più pesanti degli elettroni il limite di chandrasakar è più alto, circa 3 volte rispetto alla massa solare, mentre nella nana bianca è 1,4 .

Nel buco nero avviene il totale collasso ,ma proprio in virtù della massa iniziale della stella, per cui è il campo gravitazionale il soggetto del cosiddetto "orizzonte degli eventi".

Significherebbe, ma di questo non sono sicurissimo, che la massa di quella stella degradata in buco nero, fosse basso, tanto da non poter arrestare la forza gravitazionale da parte degli elettroni o neutroni

Essere Immortale

Non capisco l ultima frase. Scusami un buco nero è il risultato di una crisi energetica da parte della stella che aveva massa  molto maggiore a quella del sole....il risultato è proprio il superamento della pressione di degenerazione (ciò che tiene in vita la stella ) sia dei neutroni che degli elettroni...con conseguente collasso della materia stessa.

È ovvio comunque che la stella iniziale che dara origine ad un buco nero avrà un limite di chandrasekar maggiore a quella delle stelle che daranno origine ad una nana bianca o stella di neutroni....il fatto peculiare è che una volta creato un buco nero non si riuscirà più a tornare indietro anche se il buco nero evapora e  la massa tende a diminuire.....per una stella di neutroni o nana bianca, invece sarà differente  (se non ho capito male) ovvero che con il diminuire della massa e conseguente diminuzione della forza gravitazionale la stella di neutroni si disgreghera e si spegnerà trasformandosi in un altro corpo celeste(correggetemi ho un sacco di dubbi).....

paul11

per avere chiaro cosa accade con il limite di chandrasekar, si dovrebbe capire il ciclo di vita della stella  a partire dalla massa iniziale.
La massa è quella che decide come finirà la stella, in nana bianca, di neutroni., ecc.
Ma è l'energia di fusione nucleare che tiene in vita la stella consentendo di tenere in equilibrio la propria massa e la forza gravitazionale.Quando finisce il "carburante", idrogeno ed elio, della stella e perde energia,(quindi è la massa+l'energia che costruiscono una pressione prodotta che contrasta la forza gravitazionale) accade che la forza di gravitazione diventa allora più forte della massa della stella ,tanto da schiacciare la massa della stella riducendola di dimensioni ,  aumentandone la densità della massa. Se prima la stella era materia e gas alla fine è soprattutto materia. 
In realtà è ancora più complesso perché si possono generare anche supernove, in quanto nel ciclo finale di degradazione avvengono fenomeni di esplosione ed implosione poichè vengono espulsi materiali.

Il buco nero si forma quando il limite di chandrasekar supera quella della stella dei neutroni, il 3.
Il nucleo dello stella viene talmente schiacciato dalla forza gravitazionale, da divenire essa stessa forza gravitazionale.

Essere Immortale

La mia domanda in realtà è molto più complicata...
Togliamo per un secondo il limite di chandrasekar, che cconfonde e basta....

Sei d'accordo che una stella collassata in nana bianca avrà comunque forse fisiche che la tengono in vita dovuta alla troppa massa reclusa in un piccolo volume.
Nel tempo (per termodinamica) questa nana bianca evapora, perde massa e l energia prodotta cesserà di tenere in piedi il corpo e la nana bianca diventa una nana bruna....quindi cambia stato.

Stesso si può dire per le stelle di neutroni che, sebbene la materia sia ancora più stipata in piccoli spazi tenderà a perdere massa e quindi perdere energia sempre per termodinamica...la massa riduce il campo gravitazionale che porta la stella a cambiare stato (già qua non sono sicuro, aiutatemi)

Anche il buco nero risente della termodinamica, ma una volta creato indipendentemente dalla massa e quindi dalla gravità dell oggetto, il corpo rimarrà sempre nello stesso stato....Ma perché?

Apeiron

La nana bianca e la stella di neutroni sono formate da un gas (degenere) quantistico. Ergo essendo in uno stato di materia definito (e "conosciuto") sono influenzate dalle leggi della termodinamica note.

Il buco nero risente anch'esso della termodinamica e del fenomeno dell'evaporazione stando ad Hawking. Ma non c'è nessun modello teorico che descrive l'eventuale "stato della materia" di un buco nero, quindi ci si deve accontentare delle descrizione approssimate che si sono fatte da Hawkin in poi. Anzi per la relatività generale il buco nero è addirittura una singolarità e quindi andrebbe oltre ogni limite (personalmente non sono d'accordo con questo perchè non ritengo che nel mondo fisico ci siano davvero infiniti). Diciamo che le tue domande non hanno risposta anche perchè dei buchi neri non si sa quasi nulla di concreto, si hanno in genere solo speculazioni...
"[C]hi non pensa di trovarsi nell'indigenza non può desiderare quello di cui non pensa di aver bisogno" (Diotima - Simposio, Platone)

Essere Immortale

Io penso che il cambio di stato non stia in se nel buco nero in quanto le leggi della fisica nucleare non possono spiegare lo stato della materia che lo compone.... il cambio di stato si può rilevare microscopicamente a livello di radiazione di Hawking quando particelle elementari vengono emesse dal buco nero.....l informazione acquisita dal buco nero verrà quindi disgregata (casualmente?) allo stato minimo e rigettata nel cosmo

Apeiron

Caro Essere Immortale ( complimenti per il nick ;D ):
hai ragione che le leggi della fisica nucleare non possono spiegare lo stato della materia nel buco nero. Il buco nero è previsto ogniqualvolta l'interazione gravitazionale è così forte da rendere instabile i gas quantistici, come il gas di neutroni. Si è tentato di usare modelli nuovi, per esempio  in teoria delle stringhe, ma è ancora tutto al livello di speculazione.

Per quanto riguarda l'informazione: la meccanica quantistica ha come postulato l'unitarietà (ma anche qui gente del calibro di Penrose dissente) e quindi l'informazione si DEVE preservare. Perciò visto che la radiazione di Hawking sembra disordinata si è teorizzato che ad esempio l'intera informazione degli oggetti che "cadono" nel buco rimane incollata alla superficie dell'orizzonte ma come dicevo prima sono tutte speculazioni...
"[C]hi non pensa di trovarsi nell'indigenza non può desiderare quello di cui non pensa di aver bisogno" (Diotima - Simposio, Platone)

Essere Immortale

Ok tutto chiaro ( si fa per dire)
In realtà ho più domande di prima...Ma cerco per ora di fermarmi qui e approfondire ciò che mi avete spiegato....

Apeiron

Citazione di: Essere Immortale il 25 Settembre 2017, 19:07:16 PMOk tutto chiaro ( si fa per dire) In realtà ho più domande di prima...Ma cerco per ora di fermarmi qui e approfondire ciò che mi avete spiegato....

Non che per me sia molto più chiaro  ;D  però ecco il fatto che a te non sia chiara la questione è anche perchè secondo me a nessuno è davvero chiara  ;)
"[C]hi non pensa di trovarsi nell'indigenza non può desiderare quello di cui non pensa di aver bisogno" (Diotima - Simposio, Platone)

Il_Dubbio

Da quello che mi è dato sapere la pressione di degenerazione non può bilanciare l'attrazione gravitazionale se la massa è superiore ad un certo limite (che mi sembra lo stesso limite che impone chandrasekar), limite che credo sia stato "leggermente" aumentato per le stelle di neutroni.

Come mai il buco nero può avere qualsiasi dimensione di massa, questa è una domanda a cui non saprei rispondere. Io credo che non ci sia una teoria che stabilisca un limite alla massa di un buco nero. Mentre il limite del volume, quello sì,  me lo sono chiesto pure io. Ma c'è un motivo. Cioè mi sembra davvero strano che un buco nero abbia un volume. Non sono sicuro, ma presumo (per logica diretta ) sia proporzionale alla massa che contiene. Non so, ma a me fa pensare che questa sia una indiretta dimostrazione che in realtà il collasso gravitazionale non sia esattamente lo stesso che immaginavo io quando credevo che tutta la materia si dovesse contrarre in un punto.
Alle volte ho letto (forse per l'immaginazione dello scrittore) che il big bang fosse originato da una "noce". Perchè una noce e no una mela?
Oppure quanto dovrebbe essere grande il volume di buco nero per generare l'intero universo (ammesso e non concesso si possano identificare l'uno con l'altro)?

Altra domanda conseguenziale: se un corpo fosse formato da un numero N di costituenti e questo corpo degenerasse in un volume di spazio pari alla grandezza di una mela, è possibile stabilire il numero N? Se potessimo conoscere sia N e il volume di spazio che esso contiene non potremmo stabilire anche la distanza che i costituenti avrebbero fra loro?
Parlare di N forse però non è preciso, dovremmo parlare di massa e forse fare tutto un discorso su di esso prima di stabilire cosa sarebbero i costituenti N. Per semplicità dico che N rappresenta il numero di particelle (elementari) massive. Un elettrone (ad esempio) non può stare molto vicino ad un altro elettrone altrimenti la loro posizione sarebbe indistinguibile. Se però stabilissimo qual è la distanza minima tra particelle massive e riuscissimo a calcolare massa e volume, non dovremmo scoprire (almeno in senso quantitativo) cosa differisce tra lo stato di un buco nero e quello fuori da esso?
L'ho buttata ...vediamo se peschiamo qualcosa di buono  :)

Essere Immortale

Interessante ciò che dici IlDubbio...

Primo rispondo alla mai domanda:
Ci ho pensato e in realtà il buco nero ha una grandezza massima di accrescimento..Questa sarà quella dovuta all accelerazione della materia....piùil buco nero cresce più la gravità si fa sentire e la materia accelera ( mai sopra c però ) e più accellera più avrà energia e quindi più massa per il buco nero....però si arrivera ad un punto che la materia sarà talmente calda e veloce che gli urti tra particelle faranno schizzare via altre paricelle nonostante queste tentino di andare nel buco nero; come se cercassi di buttare un oceano nel lavandino di casa tua....a quel punto il buco nero sarà saturo...questo sarà il limite di chandrasekar dei buchi neri...

Per quanto riguarda ciò che chiedi tu....Allora il buco nero emette (e non è fatto, questo non lo sappiamo) di particelle elementari di proprietà e parametri noti...Perciò si puo affermare che il volume è in stretto legame con la sua massa... all aumentare dell uno aumenta in modo proporzionale l altro.....
Il fatto che abbia un volume PENSO sia dovuto a un "effetto" relativistico per cui un oggetto massiccio crea distorsione dello spazio tempo. Il buco nero è per eccellenza l oggetto massivo( immaginalo come un oggetto a geometria curva) e vivendo in un universo tridimensionale ci da questa impressione di volume....ma noi sappiamo solo dell esistenza delle massa e della superficie....

Non sappiamo cosa ci sia dentro al buco nero ma solo cosa emette per questo non ha senso dire di cosa è fatto... la pressione di degenerazione di cui stai parlando te è quella di pauli che non vale per i buchi neri i quali hanno vinto ogni pressione di degenerazione quindi nulla può essere distinto dall altro nel buco nero, tuttavia se il buco nero viene osservato vuol dire che è qualcosa del nostro universo per questo deve rispettare la termodinamica....qui puoi parlare di radiazione di Hawking e di cosa è" fatto" il buco nero....per ora non so dirti altro


ATTENZIONE:molte cose sono pensate da me e non so quanto siano corrette o parziali....

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