So che neanche la luce può sfuggire alla gravità di un buco nero e la velocità della luce e delle onde gravitazionali sono le stesse. Come possono solo le onde gravitazionali sfuggire alla sua gravità?
So che neanche la luce può sfuggire alla gravità di un buco nero e la velocità della luce e delle onde gravitazionali sono le stesse. Come possono solo le onde gravitazionali sfuggire alla sua gravità?
Risposte:
Vedo sempre questa frase, e devo dire che non mi piace molto perché è un termine improprio. Nove volte su dieci, quando qualcuno parla di un buco nero, lo descrivono come un oggetto con una gravità così forte che "nemmeno la luce può sfuggire".
Tuttavia, questa affermazione non qualificata presenta un forte malinteso su cosa siano effettivamente i buchi neri e su come funzionano e non compie altro che confondere astuti innocenti come te. La gravità di un buco nero non è più o meno forte di qualsiasi altro oggetto nell'universo. I buchi neri non sono vuoti cosmici che usano le loro potenti forze gravitazionali per risucchiare tutta la materia, la luce, ecc. In effetti, se sostituissi il nostro Sole con un buco nero esattamente della stessa massa, tutti i pianeti del nostro sistema si aggirerebbero in orbita esattamente allo stesso modo e non noterebbe alcuna differenza (a parte l'estinzione di massa sulla Terra dovuta al fatto che non riceve più energia dal Sole).
Detto questo, facciamo un quadro migliore di cosa sia un buco nero e di come funzioni. Un buco nero è un ammasso di massa che è diventato così massiccio che la forza gravitazionale di quella massa su se stessa, provando a riunirla, fa effettivamente collassare la massa in una singolarità. La singolarità è una regione dello spazio puntuale in cui tutta la massa viene contenuta. Leggermente al di fuori di questa singolarità, la fisica diventa strana. Ad esempio, se ti trovi proprio accanto a questa singolarità e calcoli la velocità necessaria per allontanarti da quella singolarità (ad esempio, devi viaggiare ~ 11 km / s per allontanarti dalla Terra) trovi una velocità che è molto maggiore della velocità della luce. Questa è l'origine della frase "nemmeno la luce può sfuggire". Ma, se inizi più lontano dalla singolarità, hai bisogno di meno velocità per fuggire perché senti meno trazione gravitazionale da essa (la gravità diminuisce con la distanza). Ciò significa che, a una certa distanza dalla singolarità, la velocità della luce è effettivamente abbastanza veloce da sfuggire al buco nero. Questa distanza è così importante che gli scienziati le hanno dato un nome speciale, l' orizzonte degli eventi . Può diventare molto più complicato della semplice immagine che ho dipinto sopra, ma questa è l'idea generale.
Se metti tutto insieme, ciò ti dice che qualsiasi luce che si trova all'esterno dell'orizzonte degli eventi non ha problemi a sfuggire al buco nero. È solo la luce dentro questo orizzonte degli eventi che non può sfuggire. Allo stesso modo, qualsiasi onda gravitazionale al di fuori dell'orizzonte degli eventi può sfuggire altrettanto facilmente. Questo è ciò che la risposta di Stephen G intendeva dicendo che erano "fuori" dal buco nero. All'esterno intendeva al di fuori dell'orizzonte degli eventi. Ed è vero che finché la creazione dell'onda gravitazionale avviene al di fuori dell'orizzonte degli eventi, sfuggirà al buco nero.
E solo per riferimento alle dimensioni, il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, che è 4.000.000 volte più massiccio del nostro Sole, ha un orizzonte degli eventi che si estende solo ~ 10.000.000 km. Questo è a malapena nell'orbita di Mercurio se fosse nella posizione del nostro Sole. Quindi puoi vedere, non è molto difficile essere al di fuori dell'orizzonte degli eventi poiché l'orizzonte degli eventi non è così grande in termini astronomici.
Le onde gravitazionali sono una distorsione dello spazio-tempo al di fuori del buco nero. Non devono scappare, perché sono già fuori.