Newsgroup: it.scienza.fisica
Titolo: Ma voi, credete ancora ai buchi neri?

Ma voi, credete ancora ai buchi neri?
Premetto di essermi laureato 35 anni fa discutendo le onde 
gravitazionali prodotte da una perturbazione (prodotta da una massa che 
vi cade) di una metrica di Schwarzschild. All' epoca, il termine "buco 
nero" era appena stato inventato, e nella trattazione (per fortuna, dico 
a posteriori) non l' ho usato, limitandomi alla metrica esterna 
all'orizzonte degli eventi.
Da allora, mi sono dedicato esclusivamente all'informatica, per cui la 
mia terminologia e capacità di calcolo tensoriale si sono arrugginite: 
me i concetti mi restano chiari. Anche perché, in questo tempo, ho 
continuato ad interessarmi degli sviluppi della fisica "da dilettante 
ben informato", leggendo tutto quello cui avevo accesso: altri manuali 
universitari, testi divulgativi, ma anche gli articoli originali citati 
da questi ultimi, che sopratutto negli ultimi 20 anni è sempre stato più 
facile reperire in rete, e ancora oggi sono accessibili almeno fra i 
preprint.
In queste letture, mi ha sempre infastidito il modo con cui non solo i 
divulgatori, ma anche scienziati del calibro di Penrose ed Hawkings, 
parlano dei buchi neri come di entità oggettive attuali su cui sarebbe 
possibile - almeno in linea di principio - sperimentare, magari solo per 
esperimenti ideali.
Supponiamo che un buco nero esista, e che un oggetto vi stia 
precipitando. Per un osservatore esterno, l' oggetto non attraverserà 
mai l' orizzonte degli eventi: vi si avvicinerà solo asintoticamente, 
impiegando un tempo infinito per raggiungerlo.
E' vero che, se è *un osservatore* a precipitarvi, in termini del suo 
tempo proprio l' orizzonte degli eventi verrà raggiunto in un tempo 
finito e calcolabile, poniamo 5 minuti. Ma questo non significa che fra 
300 dei suoi secondi l' osservatore attraverserà l' orizzonte degli 
eventi, e che fra 301 secondi si troverà *dentro* il buco nero. 
Significa che, *prima* che 5 dei suoi minuti siano passati, l' intero 
universo esterno gli sarà crollato addosso in un gigantesco big crunch!
( Se l' universo *non* finirà in un big crunch, ma è aperto, o in uno 
Stato Stazionario, comunque eterno almeno nel verso del futuro, le cose 
non cambiano molto. Nel corso dei suoi prossimi 5 minuti, l' osservatore 
in caduta libera sarà soggetto a tutte le interazioni che possono essere 
generate da un intero universo esterno in un tempo infinito, fra cui, 
con probabilità 1, qualcuna abbastanza energetica da estrarlo dal pozzo 
gravitazionale in cui *sta ancora* precipitando. Gli effetti di una tale 
interazione sullla struttura dell'osservatore sarebbero ben 
difficilmente distinguibili da quelli di un big cruch, per cui non vi 
consiglio di verificare sperimentalmente se l' universo è aperto o 
chiuso facendovi lanciare verso un buco nero, anche perché comunque poi 
non potreste pubblicarlo :-)
Con lo stesso ragionamento, una stella di neutroni non produrrà *mai* un 
buco nero. Nel momento in cui le forze repulsive risultassero 
insufficienti a sostenerne il peso, i neutroni dello stato più esterno 
comincerebbero a precipitare verso l' orizzonte degli eventi del buco 
nero che esisterebbe *se* tutto il resto della stella fosse già 
collassata al suo interno, senza mai raggiungerlo. Ma lo stesso 
ragionamento si applica anche agli strati più interni della stella, per 
cui non un solo neutrone attraverserà mai un qualsiasi orizzonte degli 
eventi.
In conclusione, qualsiasi collasso stellare può dare origine *solo* ad 
un buco nero "in formazione", il cui processo di formazione non 
terminerà mai e rimarrà quindi sempre reversibile da un evento 
abbastanza energetico, come la collisione con un altro buco nero in 
formazione; ed un buco nero potrebbe esistere oggi solo se è *sempre* 
esistito (cosa che vedo difficilmente conciliabile con un' età finita 
dell' universo e con il modello standard).
O sbaglio?
--
TRu-TS

 degli eventi.
Anche questo e' falso, ma c'e' la stessa difficolta' di cui sopra.
Potrei rimandarti ai miei appunti, per es. ai cap. 14 e 15 di
ftp://www.df.unipi.it/~fabri/sagredo/irg
dove si tratta proprio del collasso di una stella.
 
 
-- 
Elio Fabri

 O sbaglio?
Temo di sì. 
Una stella di neutroni, se sufficientemente rifornita di materia,
produrrebbe effettivamente un buco nero, anche se noi, osservatori posti a
grande distanza, vedremmo (ammettendo che potessimo vederlo) da un certo
momento in poi il materiale in caduta verso la stella congelare il proprio
moto e arrestarsi.
Saluti,
Aleph 
-- 
questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito 
http://www.newsland.it/news
 segnala gli abusi ad 
ab...@newsland.it

O sbaglio?
Mi sembra che i tuoi ragionamenti siano del tipo del paradosso di Zenone della
freccia, cioè fini argomentazioni intellettuali, ma la realtà è diversa e la
freccia si muove.
Ci sono diversi oggetti in cielo che non possono essere altro che buchi neri, a
partire da Cygnus A X fino ai nuclei delle lontane gallassie con radiolobi che
al loro centro avrebbero oggetti con miliardi di masse solari.
Naturalmente non sapremo miai cosa c'è oltre l'orizzonte degli eventi, ma credo
che i buchi neri siano oggetti reali e rivelabili attraverso l'azione della loro
immensa gravità.
--
ciao
  Stefano

O sbaglio?
Mi sembra che i tuoi ragionamenti siano del tipo del paradosso di Zenone della


 l'azione della loro immensa gravità.
A mio parere l'evidenza per ora e' cirocstanziale.
In sostanza si osservano dei fenomeni che nell'ambito delle cose
conosciute possono essere spiegati soltanto dai buchi neri.
Per inciso: io non parlerei di "immensa gravita'".
Se al posto del Sole ci fosse un buco nero di ugual massa, la Terra si
muoverebbe esattamente come si muove.
La differenza e' solo che a un buco nero ci si puo' avvicinare molto,
e quindi il campo grav. aumenta in proporzione (inversa al quadrato
della distanza).
Ho voluto precisare perche' esiste una leggenda che i buchi neri
siano oggetti che "inghiottono", "catturano", ecc.
Inghiottono cio' che ci cade dentro, ma il fatto che ci cada o no non
ha niente a che vedere col fatto che si tratti di un buco nero.
 
-- 
Elio Fabri


Un grosso buco nero si trova nella "Vergine"!!:)naturalmente!!
Secondo la mia idea č quello che "regge" la nostra galassia.
Se si guarda verso la vergine infatti(il che succede di questi tempi
circa dopo mezzanotte allo zenit(cioč dove sarebbe il sole se fosse
dopo mezzogiorno), si guarda di traverso alla galassia verso il centro.

 Sembra che tu voglia dire: "ma voi credete ancora alle favole?"
Il topic non voleva essere polemico ma scherzoso, scusate. Il mio dubbio 
è reale: la caduta di un oggetto verso l' orizzonte degli eventi di un 
buco nero non può esssere invertita in qualunque momento da 
un'interazione con il resto dell'Universo che, se aperto, ha a 
disposizione un tempo infinito per causarla?
--
TRu-TS

Sono un ingegnere, e mi occupo di ben altro.
Perché faccio questa premessa?
Semplice, come ingegnere sono abituato a essere pratico o ad
assumere un punto di vista pratico.
Supponendo per vero tutto ciò che dici (di cui lascio tutto in calce, in 
barba alla buona educazione del quoting :-P), supponiamo anche che 
esista  un ammasso che abbia raggiunto la dimensione critica.
Bene per un osservatore esterno non importa perché gli effetti che lui 
avvertirebbe sarebbero tali e quali alla effettiva esistenza del buco 
nero; ovvero l'enorme gravità con tutto i benefici (possiamo sfruttare 
la gravità per produrre energia, a livello concettuale si intende) e le 
accortezze del caso se ne incontriamo uno.
Tommaso Russo, Trieste ha scritto:


 moto e arrestarsi.
Ma non era questa la perplessita' del sig. Tommaso?
Supponendo che nel nostro universo "a disposizione" visibile non siano
presenti BHs, allora non potremo mai osservarne uno dato che ai nostri
occhi questo impieghera' comunque un tempo infinito di formazione (x
accrescimento da external matter).

 ha scritto:

Una ipotesi che si potrebbe fare è che l'estrema densità di
materia all'interno di un buco nero non produca nessuna
singolarità, ma uno "strappo" nello spazio-tempo, con la
creazione di un "tunnel" che porta in un altro luogo
spazio-temporale, dove l'eruzione di materia risultante ci
apparirebbe come una stella o un quasar o chissà cosa.
A parte la mia ipotesi peregrina, mi piacerebbe sapere se
qualcuno ha analizzato le condizioni per cui una elevata densità
di materia produce appunto un tunnel. In queste condizioni,
l'evaporazione del buco per radiazione di Hawking, equivarebbe
alla chiusura del tunnel.
Dunque non ci sarebbe mai nessuna singolarità.

ha niente a che vedere col fatto che si tratti di un buco nero.
 
Vero, però mentre da altri oggetti si può andare e venire, quello verso il buco
nero è un viaggio di sola andata, se appena ci si avvicina troppo all'orizzonte.
--
ciao
  Stefano

 Prendi un bel foglio e rifatti i calcoli (per bene).
...
Nel caso di un BN di Schwarzschild (a simmetria sferica, non rotante e
privo di carica), un corpo che entra nell'orizzonte finisce in breve tempo
(mi riferisco al tempo proprio dell'oggetto) sulla singolarità centrale. 
Questo è un risultato classico della R.G., che è una teoria classica della
gravitazione, ma anche quella più universalmente usata.
Chiaramente può essere che sia tutto sbagliato e che la R.G. non descriva
correttamente ciò che avviene all'interno di un BN (personalmente ne sono
più che convinto), ma lo stato dell'arte è questo.   
Di tutto il resto che hai scritto ho capito poco o nulla.


 spazio naturale).
Beh, proprio "come noi lo conosciamo" non direi: vicino all'orizzonte
e' comunque molto strano...
Da qui in poi non riesco a dare un senso a quello che hai scritto.
 
-- 
Elio Fabri

 nero
Se ti limiti agli effetti pratici e alle osservazioni astronomiche sono 
d' accordo: una stella di neutroni in fase di collasso, già pochi 
(milli)secondi dopo l' inizio del collasso, sarebbe indistinguibile da 
un buco nero preesistente ab aeternum.
Ma la Fisica si occupa anche di domande meno pratiche, anche se a quanto 
sembra tu le consideri pure speculazioni: l'origine e l'evoluzione 
futura del cosmo, l'origine ontologica delle sue leggi, i principi di 
sempicità e simmetria che possono farci ipotizzare leggi ancora ignote. 
Che, magari, un'applicazione pratica la troveranno (e negli ultimi 
cent'anni gli esempi non mancano).
buon lavoro
--
TRu-TS

 accrescimento da external matter).
Questa è un'interpretazione di quanto ho scritto "benevola" nei miei 
confronti, in quanto si limita solo a una parte del mio ragionamento: 
quella su cui, mi pare, tutti sono d'accordo. In realtà io sono andato 
oltre, ipotizzando (anzi, affermando un po' troppo spavaldamente) che, 
considerando un corpo massivo in caduta libera verso l' orizzonte, pur 
essendo finito il suo tempo proprio necessario per raggingere 
l'orizzonte, prima dell'attraversamento è *inevitabile* che avvenga 
"qualcosa" che ne inverta la caduta.
In questo ragionamento *ho commesso un errore* (di cui mi scuso con 
tutti coloro cha hanno perso tempo a ragionarci), e non ho esplicitato 
un assunto necessario e non proprio banale (non l'ho fatto perché 
nemmeno io avevo chiaro in mente che lo stavo usando).
L'errore (che ho trovato con l'aiuto inestimabile delle dispense di 
Fabri) è stato di non escludere da quel "qualcosa" le interazioni e 
breve distanza fra corpi massivi: se, all'inizio del collasso da una 
coordinata r(init) e una velocità radiale nulla, nel tempo proprio di un 
corpo C in caduta radiale libera mancano t secondi all'attraversamento, 
nessun corpo materiale X a coordinata r maggiore di r(init)+ct potrà 
raggiungerlo prima dell'attraversamento. C non vedrà quindi nessun big 
crunch finché è ancora fuori dall' orizzonte.
A questo punto uno potrebbe obbiettarmi:
  - ma neanche nessun fotone emesso da X dopo l' inizio del collasso 
potrebbe raggiungere C. E, quindi, quelle "interazioni che possono 
essere generate da un intero universo esterno in un tempo infinito" di 
cui parlavi nel tuo primo post, non potrebbero influire sulla sua caduta.
Il punto è che questo introduce un principio di causalità temporalmente 
orientato che non fa parte della RG e di cui mi sforzo di non tenere 
conto (e ci riesco talmente bene da dimenticarmi :-) del fatto che non 
ne tengo conto): se A emette un fotone che B assorbe, la "causa" dello 
scambio viene considerata l' emissione di A, non l' assorbimento di B, 
ritenuto un bersaglio passivo. Ma, con una trasformazione dt -> -dt le 
equazioni di Einstein non cambiano e, in tutte le metriche considerate, 
le linee orarie mantengono la loro forma e proprietà: però i ruoli di A 
e B come emettitore ed assorbitore si invertono.
Tornando alla caduta di C, il corpo X continuerà a trovarsi, per tutto 
il suo rimanente tempo d'esistenza, connesso a C, ancora *fuori* dall' 
orizzonte, da una geodetica di tipo luce, e la causa dell'emissione di 
una fotone da parte di C, che verrà assorbito da X, può essere proprio 
la "disponibilità" di X ad assorbirlo.
Mi rendo conto che mi sono espresso male e che devo chiarire molte cose 
in un discorso meglio articolato. Sto preparando, per questo, un 
messaggio che invierò in risposta a Fabri.
Ciao e grazie di essere intervenuto.
--
TRu-TS

 cent'anni gli esempi non mancano).
Si lo so!
Il mio era un tentativo (velato) di evitare flame fra  i lettori :-P
All'inizio eri sembrato un troll, cosa che poi hai spiegato non era una 
provocazione ma un vera domanda di confronto.
Era un tentativo di dare un punto  attorno al quale tutti potessero 
essere d'accordo (e far partire da lì la discussione).
Troppo samaritano-presuntuoso :-)?


parlavo per un abitante all'equatore;)
cmq, facevo il piccolo osservatore ormai molto tempo fa, quello che hai
scritto mi sembra tutto giusto. le due eclittiche, solare ed equatoriale,
distanziano al loro massimo tra loro circa il numero che hai scritto, voglio
dire che quella sarebbe anche la distanza di spostamento dall'eclittica
solare,
più in basso verso l'orizzonte. che dalle mie parti più o meno credo che
arrivi anche a 30 gradi sopra l'orizzonte sud. ma è sempre bassa....
per quello dicevo impropriamente di coglierlo allo "zenit", cioè al culmine,
 il saggittario, che per quanto incasinato cmq si riconosce!
è tra l'altro una delle zone più interessanti del cielo, naturalmente, per
il numero
di corpi "vicini".
(forse ho "rimosso" il sagittario per motivi del tutto personali)
grazie per il tempo dedicatomi
saluti
gio..

 (mi riferisco al tempo proprio dell'oggetto) sulla singolarità centrale.
Ok,
per un BH che abbia la massa solare si va in ~ 10^-5 s  dall'orizzonte
alla singolarita'..... sta scritto sul libro :))
Ma che cosa significa : finire sulla singolarita' centrale?

 l'orizzonte sud. ma è sempre bassa....
Uhm, anche la tua terminologia astronomica non e' un gran che...
Non ci sono "due eclittiche": c'e' la _eclittica_ e c'e' lo
_equatore_, che sulla sfera celeste sono due cerchi che si tagliano a
un angolo di circa 23 gradi.
Il centro galattico ha una declinazione di -29 gradi. Quindi se tu ti
trovi a Siracusa l'avrai al massimo 24 gradi sopra l'orizzonte. Se
stai a Lampedusa, guadagni un altro grado e mezzo :-)
 
-- 
Elio Fabri

 avvicina troppo all'orizzonte.
Neanche questo e' vero: ci si puo' avvicinare quanto si vuole
all'orizzonte, a patto di arrivarci con la giusta relazione tra
energia e momento angolare.
(Questo a condizione di non preoccuparsi degli effetti di marea, che
pero' per un buco nero "grosso" sarebbero piccoli, paradossalmente.)
 
-- 
Elio Fabri

 cambiano
Chi e' t? In RG le coordinate sono del tutto arbitrarie, e quindi
l'inversione del tempo non si puo' fare in modo cosi' semplice.
Probabilmente tu vuoi dire che la metrica di Schwarzschild e'
invariante per t --> -t; ma la metrica non e' tutto...
Bisogna considerare com'e' fatta la varieta (spazio-tempo) su cui
sono definite quelle coordinate e quella metrica, e chiedersi se
quella trasf. e' un'isometria dell'intera varieta'.
Cosa che con le coord. di Schw. non e' possibile, perche' quelle
coordinate non si applicano all'intera varieta'.
Se usi le coord. di K-S, ti accordi che l'isometria non esiste, come
e' provato dal fatto che la singolarita' sta nel futuro, mentre non
c'e' una corrispondente singolarita' nel passato.
A dire il vero si potrebbe considerare una varieta' estesa, che abbia
le due singolarita': ma questa non puo' certo nascere dal collasso di
una stella...
(Comunque, qui cominciano le cose che non ho capito.)
 
-- 
Elio Fabri

 (misurato da A).
Questo è vero se si parla di un grave scagliato da A verso S come un
proiettile (e trascurando *questo* ho commesso il mio errore); ed è vero
se parliamo di un'onda E.M. emessa da A e diretta verso B che può
trasportare un'informazione ("segnale").
Ma proprio qui Fabri applica il secondo principio, in un verso del
futuro  scelto arbitrariamente, escludendo che la "causa" di una
particolare interazione, l'emissione di un fotone da parte di B diretto
ad A, possa risiedere nel lontano futuro di A. L' interazione fra due
particelle materiali che si scambiano un fotone non ha un verso
predeterminato, il verso viene determinato solo dalla scelta di usare i
potenziali ritardati anziché quelli anticipati, in accordo (comodo ma
arbitrario) con la freccia psicologica, che coincide (come deve) con la
freccia termodinamica.
Nel 1939 Einstein valutò che per raggiungere l'orizzonte di
Schwarzschild un grave in caduta dovesse superare c. Le metriche
introdotte successivamente misero in evidenza la possibilità di una
geodetica che attraversa l'orizzonte in tempo proprio finito. Ma questo
risultato è stato interpretato, in direzione del tempo arbitraria, solo
in termini di caduta in, non in termini di emersione da.
Ovviamente spero da chi mi legge (se qualcuno mi legge) una segnalazione
puntuale degli errori, che non so quanto gravi, ma sicuramente sono
contenuti in quanto sin qui esposto.
P.S.: Fabri, ti ringrazio moltissimo anche per il tempo che hai
impiegato per esporre (penso per l'ennesima volta, visto che lo insegni)
il ragionamento che porta la linea oraria di un grave in caduta verso un
buco nero ad attraversare in tempo proprio finito l'orizzonte. Come
avrai capito se hai letto fin qui, non era quello il problema che
cercavo di condividere. Mi è stato comunque utile rileggerlo.
L'errore che mi ha fatto parlare di big crunch l'ho commesso perché mi
sono talmente abituato, a rivisitare tutti i processi fisici in entrambi
i versi del tempo, da attribuire anche a un oggetto massivo la capacità
di procedere indietro nel tempo lungo una linea oraria *diversa* da
quella già contenuta nelle ipotesi degli esperimenti ideali trattati.
Aterosclerosi incipiente, perdonate.
--
TRu-TS

marcofuics ha scritto:




Che le linee di universo della singolarità e dell'oggetto entrato
nell'orizzonte degli eventi sono destinate ad incontrarsi, prima o dopo,
in un punto-evento comune.
I miei dubbi riguardano più da vicino il modo (sbrigativo a mio parere)
con cui viene liquidata la singolarità di Schwarschild sull'orizzonte
degli eventi. Si argomenta che essa non può essere una vera singolarità
poiché gli invarianti principali della metrica assumono colà valori non
singolari, a differenza di quanto accade invece nella singolarità
centrale. 
Tuttavia (mi chiedo) se è vero, come è vero, che r e t nella metrica di S.
sono quantità collegabili direttamente alle misure operative di spazio e
tempo definibili in fisica (segnatamente in RG), cosa succede a un
orologio fisico sull'orizzonte degli eventi, scoppia e va in mille pezzi?
:)).
Voglio dire, capisco che in R.G. le coordinate di un sistema di
riferimento possono essere scelte con grande libertà, ma alla fine le
quantità che esprimono devono essere confrontabili in qualche modo con
grandezze fisiche operativamente misurabili (altrimenti non è possibile
fare fisica); ora in che modo è possibile ricondurre cambiamenti di
coordinate come quelle di Finkelstein o di Kruskal, che consentono
formalmente il prolugamento interno della soluzione di Schwarschild, a
grandezze fisiche misurabili?
Un altro dubbio è il seguente: l'intervallo temporale di ricezione di
messaggi inviati a intervalli di tempo proprio costante da un oggetto che
sta precipitando in un buco nero diverge al tendere del corpo verso
l'orizzonte degli eventi, tuttavia il termine che causa questa divergenza
è lo stesso (se non ricordo male) che causa la divergenza della metrica di
Schwarzschild. 
Non è strano che questa divergenza da un lato venga serenamente accettata,
producendo un effetto fisico osservabile, e dall'altro lato venga
fastidiosamente negletta, determinando la divergenza indesiderabile della
metrica di S?   


 Ma voi, credete ancora ai buchi neri?
Del materiale interessante a riguardo:
K.S.Thorne "Nonspherical gravit. collapse: review"_Klauder,J.R.;
R.H.Price_ PhyRev: D5, 2419 (1972);
Effettivamente le cose non vanno proprio come immaginavi tu.
Con dei calcoli si vede che anche se "in teoria" si avrebbe a che fare
con una stella congelata sul punto di collassare in un BH... questa
<<frozen star>> diventa in poco tempo non distinguibile da un buco
nero.

 indesiderabile della metrica di S?
Nelle mie lezioni proprio a questo scopo introducevo molto presto
quello che viene iporpriamente chiamato "spazio di Rindler", e che in
realta' e' il sistema di coordinate naturale per un riferimento rigido
in moto accelerato (iperbolico) in uno spazio-tempo piatto.
Li' succede qualcosa di molto simile: sebbene di certo non ci sia
alcuna singolarita', tuttavia esiste un orizzonte: il riferimento
accelerato non puo' ricevere segnali oltre un certo limite da un
oggetto in moto inerziale.
Quest'oggetto "sparisce dalla vista" proprio come un oggetto che cada
oltre l'orizzonte di Schw.
 
-- 
Elio Fabri

 (Comunque, qui cominciano le cose che non ho capito.)
Avresti dovuto essere un indovino, il post cui stai rispondendo e' solo 
un'anticipazione delle conclusioni di un ragionamento che non avevo 
esposto, l'ho fatto con il preannunciato post successivo, del 02/06/2008 
17:48. Purtroppo, per cercare di essere chiaro sono stato anche 
chilometrico, chissa' se mai nessuno trovera' tempo e pazienza per 
leggerlo...
ciao e grazie di tutto
--
TRu-TS