Buccu neru

Un **buccu neru** hè un righjonu di u spaziutempu induva a gravità hè cusì forti chì nienti, cumpresu a luci o l'altri ondi elettrumagnetichi, ùn hà abbastanza energia pà scappà da u so orizonti di l'avvinimenti. A tiuria di a rilatività generali privedi chì una massa abbastanza cumpatta pò sfurmà u spaziutempu pà furmà un buccu neru. A limita di l'impussibilità di scappà hè chjamata l'orizonti di l'avvinimenti. Bench'è eddu aghji un grandi effettu annantu à a sorti è i circustanzi di un ughjettu chì l'attraversa, ùn hà micca carattaristichi idantifichevuli lucalamenti siont'è a rilatività generali. In bon parechji rispetti, un buccu neru si cumporta com'è un corpu neru ideali, apposta ch'eddu ùn rispechja nisciuna luci. Di più, a tiuria quantica di i campi in un spaziutempu curvatu pridisci chì l'orizonti di l'avvinimenti emettini un irraghjamentu di Hawking, incù listessu spettru ch'è un corpu neru di una tampiratura invirsamenti prupurziunali à a so massa. 'Ssa tampiratura hè di l'ordini di miliardesimi di kelvin par i bucchi neri stiddari, ciò chì a rendi par u più impussibuli à ussirvà dirittamenti. L'ughjetti chì i so campi gravitaziunali sò troppu putenti da chì a luci possi scappà sò stati cunsidarati par a prima volta à u 18esimu seculu da John Michell è Pierre-Simon Laplace. In 1916, Karl Schwarzschild hà truvatu a prima suluzioni muderna di a rilatività generali chì carattarizaria un buccu neru. David Finkelstein, in 1958, hà publicatu pà a prima volta l'intarpritazioni di u buccu neru com'è un righjonu di u spaziu chì nienti ùn ni pò scappà. I bucchi neri sò à longu stati cunsidarati com'è una curiusità matematica. Ùn hè ch'è in u 1960 ch'è i travagli tiorichi ani musciatu ch'eddi custituiscìani una predizzioni generica di a rilatività generali. A scuparta di i steddi di neutrona da Jocelyn Bell Burnell in 1967 hà suscitatu l'intaressu par l'ughjetti cumpatti in modu gravitaziunali fraiati in quant'è rialità astrufisica pussibuli. U prima buccu neru cunnisciutu hè Cygnus X-1, idantificatu da parechji circadori indipindamenti in 1971. I bucchi neri di massa stiddari si formani quandu steddi massicci si fraiani à a fini di u so ciculu di vita. Dopu à a so furmazioni, un buccu neru pò crescia assurbiscendu a massa di u so ambienti. I bucchi neri suparmassivi di milioni di massi sularii (M☉) poni furmà si assurbiscendu altri steddi è aduniscendu si incù altri bucchi neri. Esisti un cunsensu annantu à l'esistenza di bucchi neri suparmassivi in u centru di a maiò parti di i galassii. 

A prisenza di un buccu neru pò essa didutta da a so interazzioni incù altri materii è incù l'irraghjamentu elettrumagneticu tali a luci visibuli. Ogni materia chì casca annantu à un buccu neru pò furmà un discu d'accrizioni esternu scaldatu da a frizzioni, furmendu cusì quasari, frà l'ughjetti i più lampanti di l'universu. I steddi chì passani troppu à vicinu à un buccu neru suparmassivu poni essa frastagliati in bandiretti chì lucicheghjani furtissimu prima di essa inghjotti. S'è altri steddi graviteghjani di tondu à un buccu neru, i so orbiti poni ditarminà a massa è a lucalizazioni di u buccu neru. Tali ussirvazioni poni essa apradati par escluda evintuali altirnativi tali i steddi di neutrona. Di 'ssa manera, l'astrunomi ani idantificatu numarosi candidati à u buccu neru stiddari in sistemi binarii è ani stabulitu chì a fonti radiu cunnisciuta sottu u nomu di Sagittarius A*, à u cori di a galassia di a Via lattea, cunteni un buccu neru suparmassivu di circa 4,3 milioni di massi sularii. L'11 frivaghju 2016, a cullaburazioni scentifica LIGO è a cullaburazioni Virgo ani annunciatu a prima ditezzioni diretta d'ondi gravitaziunali, raprisintendu a prima ussirvazioni di una funditura di bucchi neri. U 10 aprili 2019, a prima imaghjina diretta di un buccu neru è di a so vicinanza hè stata publicata, in seguitu à l'ussirvazioni rializati da u telescopiu Event Horizon (EHT) in 2017 di u buccu neru suparmassivu di u centru galatticu di Messier 87. In 2021, u corpu cunnisciutu u più prossimu cunsidaratu com'è un buccu neru si truvava à circa 1500 anni luci (460 parsec) (veda a lista di i bucchi neri i più prossimi). Bench'è sultantu uni pochi di dicini di bucchi neri fussini stati scuparti insin'ad avà in a Via lattea, si pensa ch'eddu ni esisti cintunari di milioni, chì a forza parti sò sulitarii è ùn pruvucheghjini micca emissioni d'irraghjamentu. Par via di cunsiquenza, ùn sariani idantifichevuli ch'è par mezu di a lintichja gravitaziunali.

## Storia

L'idea di un corpu cusì grandi chì ancu a luci ùn pudaria scappà ni hè stata brivamenti pruposta da u piunieri di l'astrunumia è ecclesiasticu inglesu John Michell in una lettara publicata di nuvembri 1784. I calculi simplicisti di Michell suppuniani chì un certu corpu pudaria avè listessa dinsità chì u Soli, è cunchjudiani chì un certu corpu si furmaria quandu u diamitru di una stedda varca quiddu di u Soli di un fattori 500, è chì a so vilucità di fughjita in suparficia varca a vilucità solita di a luci. Michell hà chjamatu 'ssi corpi steddi bughji. Hà nutatu à ghjustu titulu chì tali corpi suparmassivi ma micca raghjanti pudariani essa individuati da i so effetti gravitaziunali annantu à i corpi visibuli prossimi. I circadori di l'ebbica sò prima stati intusiasmati da a pruposta siont'è a quali i steddi bughji giganti ma invisibuli pudiani piattà si à a vista di tutti, ma l'entusiasmu hè cascatu quandu a natura undulatoria di a luci hè divintata evidenti à u principiu di u XIXu seculu. Difatti, s'è a luci era un'onda innanzi cà una particula, a parsona ùn sapia micca chì influenza, in casu mai, a gravità avaria annantu à l'ondi luminosi chì scappavani. A fisica muderna scriditeghja l'idea di Michell siont'è a quali un raghju luminosu partaria dirittamenti da a suparficia di una stedda suparmassiva, saria rallintita da a gravità di a stedda, si arristaria, eppo cascaria in caduta libara à a suparficia di a stedda.

### Rilatività generali

In 1915, Albert Einstein sviluppa a so tiuria di a rilatività generali, dopu à avè dimustratu chì a gravità influenza u muvimentu di a luci. Solu uni pochi di mesa dopu, Karl Schwarzschild trova una suluzioni di l'equazioni di u campu di Einstein chì discrivi u campu gravitaziunali di una massa puntuali è di una massa sferica. Uni pochi di mesa dopu à Schwarzschild, Johannes Droste, un elevu di Hendrik Lorentz, dà indipindamenti listessa suluzioni pà a massa puntuali è scrivi più à longu annantu à i so prubità. 'Ssa suluzioni avia un cumpurtamentu particulari à ciò ch'è omu chjama oghji u raghju di Schwarzschild, induv'eddu divintava singulari, ciò chì significheghja chì certi di i termini di l'equazioni di Einstein divintavani infiniti. A natura di 'ssa suparficia ùn era micca da veru capita à l'ebbica. In 1924, Arthur Eddington hà musciatu chì a singularità sparia dopu à un cambiamentu di cuurdinati (veda cuurdinati di Eddington-Finkelstein), bench'è fi fussi vulsutu  à aspittà l'annu 1933 chì Georges Lemaître rializeghji ch'è quissa significava chì a singularità à u raghju di Schwarzschild era una singularità di cuurdinati micca fisica. Arthur Eddington hà eppuri cummintatu a pussibilità di una stedda chì a so massa hè cumprimata à u raghju di Schwarzschild in un libru publicatu in 1926, nutendu chì a tiuria di Einstein ùn parmetti d'escluda dinsità troppu impurtanti par steddi visibuli com'è Betelgeuse, chì una stedda di 250 milioni di km di raghju ùn pudaria micca avè una dinsità tantu alta cà quidda di u Soli. Prima, a forza di gravitazioni saria cusì grandi chì a luci ùn pudaria scappà si ni, i raghji caschendu annantu à a stedda com'è una petra annantu à a terra. Sicundamenti, u spustamentu versu u rossu di i linii spittrali saria cusì impurtanti chì u spettru sparisciaria. Terzamenti, a massa pruduciaria una certa incurvatura di a metrica di u spaziutempu chì u spaziu si chjudaria di tondu à a stedda, lascendu ci fora (veni à dì indocu).

In 1931, Subrahmanyan Chandrasekhar hà calculatu, usendu a rilatività ristrinta, chì un corpu non rutativu di materia dighjanarata in elittrona sopra à una certa massa limita (oghji chjamata limita di Chandrasekhar à 1,4 M) ùn hà micca suluzioni stabuli. I so argumenti sò stati cumbattuti da bon parechji di i so cuntimpuranei, com'è Eddington è Lev Landau, chì sustiniani chì un miccanisimu scunnisciutu arristaria l'affundamentu. Aviani in parti a raghjoni : una nannara bianca appena più massiccia chì a limita di Chandrasekhar si sfundarà in una stedda di neutrona, edda stessa stabuli. Ma in 1939, Robert Oppenheimer è altri ani priditu chì i steddi di neutrona varchendu un'antra limita (a limita Tolman-Oppenheimer-Volkoff) si fraiariani di più par i raghjoni prisintati da Chandrasekhar, è ani cunchjusu chì nisciuna leghji di a fisica ùn era suscittibuli d'intarvena è d'impidiscia omancu certi steddi di fraià si in bucchi neri. I so calculi iniziali, basati annantu à u principu d'esclusioni di Pauli, a valutavani à 0,7 M. A presa in contu ultiriori di a ripulsioni neutronu-neutronu mediata da a forza forti hà purtatu l'estimu à à l'incirca 1,5 M à 3,0 M. L'ussirvazioni di a funditura di steddi di neutrona GW 170817, chì si pensa ch'edda hà inghjiniratu un buccu neru pocu dopu, ani affinatu l'estimu di a limita TOV à 2,17 M. Oppenheimer è i so cuautori ani intarpritatu a singularità à a limita di u raghju di Schwarzschild com'è indichendu ch'eddu si trattava di a limita di una bodda in a quali u tempu si hè arristatu. Hè un puntu di vista valevuli par l'ussirvatori stiriori, ma micca par l'ussirvatori interni. Par causa di 'ssa prubità, i steddi fraiati sò stati chjamati steddi ghjilati, chì un ussirvatori stiriori vidaria a suparficia di a stedda intustata à u mumentu dundi u so affundamentu a porta à u raghju di Schwarzschild.

### L'ità d'oru
In 1958, David Finkelstein identificheghja a suparficia di Schwarzschild com'è un orizonti di l'avvinimenti, una piddanzica unidirizziunali parfetta : l'influenzi causali ùn poni attravirsà la ch'è in un sensu solu. Quissa ùn cuntradisci micca strittamenti i risultati d'Oppenheimer, ma i stendi par inchjuda u puntu di vista di l'ussirvatori in caduta libara. A suluzioni di Finkelstein hà stesu a suluzioni di Schwarzschild par u futuru di l'ussirvatori caschendu in un buccu neru. Un'estinsioni cumpletta era dighjà stata truvata incù Martin Kruskal, chì hè stata incitatu à publicà la. 'Ssi risultati ani marcatu u principiu di l'ità d'oru di a rilatività generali, chì hà vistu a rilatività generali è i bucchi neri divintà sughjetti di ricerca currenti. 'Ssu prucidimentu hè stata favuritu da a scuparta di i pulsari da Jocelyn Bell Burnell in 1967, chì, in 1969, si sò svilati essa steddi di neutrona in rutazioni rapita. Insin'à 'ss'ebbica, i steddi di neutrona, com'è i bucchi neri, erani cunsidarati com'è simplici curiusità tiorichi. Ma a scuparta di i pulsari hà musciatu a so pertinenza fisica ed hà suscitatu un intaressu supplemintariu par tutti i tipi d'ughjetti cumpatti chì pudariani essa furmati da sfundamentu gravitaziunali. Mentri 'ssu periudu, suluzioni più generali di bucchi neri sò stati truvati. In 1963, Roy Kerr hà truvatu a suluzioni asatta par un buccu neru in rutazioni. Dui anni dopu, Ezra Newman hà truvatu a suluzioni asisimetrica pà un buccu neru à tempu in rutazioni è carcu elettricamenti. Grazia à i travagli di Werner Israel, Brandon Carter è David Robinson, u tiurema di l'assenza di capeddi hè apparsu, affirmendu chì a suluzioni di un buccu neru staziunariu hè à l'intuttu discritta da i trè parametri di a metrica di Kerr-Newman : massa, attimu angulari è carica elettrica. À u principiu, hè statu suspittatu chì i carattaristichi strani di i suluzioni di bucchi neri erani artefatti patulogichi duvuti à i cundizioni di simitria imposti, è chì i singularità ùn apparisciariani micca in situazioni generichi. 'Ssu puntu di vista hè statu difesu in particulari da Vladimir Belinsky, Isaak Khalatnikov è Evgeny Lifshitz, chì ani tentatu di pruvà chì nisciuna singularità ùn apparisci in i suluzioni generichi. Eppuri, à a fini di u 1960, Roger Penrose è Stephen Hawking ani apradatu tecnichi glubali pà pruvà chì i singularità appariscini di manera generica. Pà 'ssi travagli, Penrose hà ricivutu a mità di u premiu Nobel di fisica di 2020, Hawking essendu mortu in 2018. Partendu da ussirvazioni rializati à Greenwich è à Torontu à u principiu di u 1970, Cygnus X- 1, una fonti galattica di raghji X scuparta in 1964, hè divintatu u prima ughjettu astrunomicu cumunamenti ammissu com'è essendu un buccu neru. I travagli di James Bardeen, Jacob Bekenstein, Carter è Hawking à u principiu di u 1970 ani cunduttu à a furmulazioni di a termudinamica di i bucchi neri. 'Ssi leghji discrivini u cumpurtamentu di un buccu neru in stretta analugia incù i leghji di a termudinamica cullighendu a massa à l'energia, a suparficia à l'entrupia è a gravità di suparficia à a tampiratura. L'analugia hè stata cumplittata quandu Hawking, in 1974, hà musciatu chì a tiuria quantica di i campi implicava chì i bucchi neri diviani raghjà com'è un corpu neru, incù una tampiratura prupurziunali à a gravità di suparficia di u buccu neru, pridiscendu cusì l'effettu cunnisciutu oramai sottu u nomu di radiazioni di Hawking.

## Etimulugia
John Michell hà apradatu u termini stedda nera in una lettara mandata di nuvembri 1783 à Henry Cavendish, è à u principiu di u 20u seculu, i fisichi ani usatu u termini ughjettu in modu gravitaziunali sfundatu. U scrittori scentificu Marcia Bartusiak faci ricuddà u termini buccu neru à u fisicu Robert H. Dicke, chì, à u principiu di l'anni 1960, avaria paragunatu u finominu à u Buccu neru di Calcutta, nutoriamenti cunnisciutu com'è una prighjò induva la ghjenti intriani ma ùn iscìani mai vivi. U termini buccu neru hè statu usatu in a stampa da i rivisti Life è Science News in 1963, è da a ghjurnalista scentifica Ann Ewing in u so articulu *Black Holes in Space*, datatu di u 18 ghjinnaghju 1964, chì era un rapportu annantu à una riunioni dil'American Association for the Advancement of Science tinuta à Cleveland, Ohio. Di dicembri 1967, un studianti avaria sughjiritu a sprissioni buccu neru à u mumentu di una cunfarenza di John Wheeler. Wheeler hà aduttatu u termini par a so brevità è u so valori publicitariu, è si hè prestu spartu, ciò chì hà cunduttu certi à attribuiscia à Wheeler a paternità di a sprissioni.

## Prubità è struttura

U tiurema di l'assenza di capeddi pustuleghja chì, una volta ch'eddu hà aghjuntu un statu stabuli dopu à a so furmazioni, un buccu neru ùn pussedi ch'è trè prubità fisichi indipindenti : a massa, a carica elettrica è l'attimu angulari. U buccu neru hè par altru spruvistu di carattaristichi. S'è a cungittura hè vera, dui bucchi neri chì spartini listessi valori pà 'ssi prubità, o parametri, sò impussibuli da distingua l'unu da l'altru. A misura in a quali a cungittura hè vera pà i bucchi neri riali sottu à i leghji di a fisica muderna hè attualmenti un prublema non risoltu. 'Ssi prubità sò spiciali chì sò visibuli da u stiriori di un buccu neru. Par indittu, un buccu neru carcu rispinghji l'altri carichi simili com'è n'importa chì ughjettu carcu. Listessa, a massa tutali indrentu à una sfera cuntinendu un buccu neru pò essa truvata usendu l'analogu gravitaziunali di a leghji di Gauss (à traversu a massa ADM), luntanu da u buccu neru. Listessa, l'attimu angulari (o spin) pò essa misuratu da luntanu apradendu l'addistramentu di u quatru da u campu gravitumagneticu, à traversu par indittu l'effettu Lense-Thirring. Quandu un ughjettu casca in un buccu neru, ogni infurmazioni cuncirnendu a forma di l'ughjettu o a ripartizioni di a carica annantu à quistu hè unifurmamenti scumpartuta longu à l'orizonti di u buccu neru, ed hè persa par l'ussirvatori stiriori. U cumpurtamentu di l'orizonti in 'ssa situazioni hè un sistemu dissipativu chì hè strittamenti analogu à quiddu di una piddanzica cunduttrici stinzevuli incù frizzioni è risistenza elettrica - u paradigmu di a piddanzica. Quissa hè diffarenti da altri tiurii di i campi tali l'elettrumagnetisimu, chì ùn ani micca frizzioni o risistività à u liveddu micruscopicu, chì sò riversibili in u tempu. Datu chì un buccu neru finisci par aghjunghja un statu stabuli incù solu trè parametri, ùn ci hè nisciunu mediu d'evità di perda infurmazioni annantu à i cundizioni iniziali : i campi gravitaziunali è elettrichi di un buccu neru dani mori pochi infurmazioni annantu à ciò chì ci hè intrutu. L'infurmazioni persi cumprendini tutti i quantità chì ùn poni essa misurati luntanu da l'orizonti di u buccu neru, cumpresu i numari quantichi apprussimativamenti cunsirvati tali u numaru tutali di bariona è u numaru di liptona. 'Ssu cumpurtamentu hè cusì stranu ch'eddu hè statu chjamatu u paradossu di a perdita d'infurmazioni di u buccu neru.

### Orizonti di l'avvinimenti
A carattaristica principali di un buccu neru hè l'apparsa di un orizonti di l'avvinimenti - una limita di u spaziutempu à traversu a quali a materia è a luci ùn poni passà ch'è versu l'internu, versu a massa di u buccu neru. Nienti, mancu a luci, ùn pò scappà di l'internu di l'orizonti di l'avvinimenti L'orizonti di l'avvinimenti hè chjamatu cusì chì s'è un avvinimentu si pruduci indrentu à a limita, l'infurmazioni di 'ss'avvinimentu ùn pò micca aghjunghja un ussirvatori stiriori, ciò chì rendi impussibuli à ditarminà s'è un certu avvinimentu si hè produttu. Com'edda a privedi a rilatività generali, a prisenza di una massa sforma u spaziutempu di tali manera chì i traghjittorii impristati da i particuli si incurvani versu a massa. À l'orizonti di l'avvinimenti di un buccu neru, 'ssa difurmazioni diventa cusì forti ch'ùn esisti nisciuna traghjittoria chì s'alluntana da u buccu neru. Pà un ussirvatori alluntanatu, i ruloghji prossimi da un buccu neru simbrariani fà un ticchitaccu più lentu cà quiddi più alluntanati da u buccu neru. Par via di 'ss'effettu, cunnisciutu sottu u nomu di dilatazioni gravitaziunali di u tempu, un ughjettu caschendu in un buccu neru sembra ralintiscia à misura ch'eddu s'avvicina di l'orizonti di l'avvinimenti, pigliendu un tempu infinitu pà aghjunghja lu. À listessu tempu, tutti i prucessi di stu ughjettu ralintiscini, da u puntu di vista di un ussirvatori stiriori fissu, ciò chì faci chì ogni luci emissa da l'ughjettu pari più rossa è più debuli, un effettu cunnisciutu sottu u nomu di spustamentu versu u rossu gravitaziunali. Di regula, 'ssu prucessu si svoglii mori prestu, un ughjettu spariscendu di a vista in menu di una siconda. Inveci, l'ussirvatori indistruttibuli chì cascani in un buccu neru ùn rimarcani nisciunu di 'ssi effetti quand'eddi attraversani l'orizonti di l'avvinimenti. Siont'è i so probbii ruloghji, chì li sembrani fà un ticchitaccu nurmali, attraversani l'orizonti di l'avvinimenti dopu à un tempu finitu senza nutà  cumpurtamentu singulari. In rilatività generali classica, hè impussibuli di ditarminà a lucalizazioni di l'orizonti di l'avvinimenti à parta da ussirvazioni lucali, in raghjoni di u principu d'equivalenza d'Einstein. A tupulugia di l'orizonti di l'avvinimenti di un buccu neru à l'equilibriu hè sempri sferica. Par i bucchi neri chì ùn vogliini micca (statichi), a giumitria di l'orizonti di l'avvinimenti hè pricisamenti sferica, mentri chì pà i bucchi neri chì vogliini, l'orizonti di l'avvinimenti hè tondu è sciacciatu.

### Singularità
In u centru di un buccu neru, tali ch'eddu hè discrittu da a rilatività generali, si pò truvà una singularità gravitaziunali, un righjonu induva l'incurvatura di u spaziutempu diventa infinita. Par un buccu neru chì ùn hè micca rutativu, 'ssu righjonu piglia a forma di un puntu singulu. Par un buccu neru rutativu, hè sparta pà furmà una singularità anniddari chì si trova in u pianu di rutazioni. In i dui casi, u righjonu singulari hà un vulumu nullu. Si pò ancu muscià chì u righjonu singulari cunteni tutta a massa di a suluzioni di u buccu neru. U righjonu singulari pò dunqua essa cunsidaratu com'è avendu una dinsità infinita. L'ussirvatori chì cascani in un buccu neru di Schwarzschild (veni à dì micca rutativu è micca carcu) ùn poni evità d'essa purtati in a singularità una volta ch'eddi ani francatu l'orizonti di l'avvinimenti. Poni prulungà u sperimentu accilirendu pà ralintiscia a so falata, ma sultantu sinu à una certa limita. Quand'eddi aghjunghjini a singularità, sò sfracicati à una dinsità infinita è a so massa s'aghjunghji à quidda di u buccu neru. Prima chì quissa ùn si pruduci, sarani stati sdrisgiuti da i forzi di marea criscenti in un prucessu calchì volta chjamatu spaghettificazioni. In u casu di un buccu neru carcu (Reissner-Nordström) o in rutazioni (Kerr), hè pussibuli d'evità a singularità. Purtendu 'ssi suluzioni tantu luntanu ch'eddu hè pussibuli, omu scopri a pussibilità iputetica d'escia da u buccu neru in un antru spaziutempu, u buccu neru agiscendu com'è un tafonu di varmu. A pussibilità di viaghjà in un antru universu ùn hè eppuri ch'è tioricu apposta chì ogni pirturbazioni distrughjaria 'ssa pussibilità. Pari ancu pussibuli di suvità curvi timpurali chjusi (ritornu à u so probbiu passatu) di tondu à a singularità di Kerr, ciò chì caghjuneghja prublemi di causalità com'è u paradossu di u missiavu. S'aspetta à ciò ch'è nisciunu di 'ssi effetti particulari ùn sopravvivi in un trattamentu quanticu apprupriatu di i bucchi neri in rutazioni è carchi. L'apparsa di singularità in a rilatività generali hè di regula parcipita com'è signalendu l'affundamentu di a tiuria. 'Ss'affundamentu, eppuri, hè aspittatu. Si pruduci in una situazioni induva l'effetti quantichi divariani discriva 'ss'azzioni, par via di a dinsità estremamenti elevata è dunqua di l'interazzioni trà particuli. À i ghjorna d'oghji, ùn he micca statu pussibuli di cumbinà l'effetti quantichi è gravitaziunali in una sola tiuria, bench'è eddi esistini tentativi di furmulazioni di una certa tiuria di a gravità quantica. A parsona s'aspetta generalamenti à ciò ch'è una certa tiuria ùn prisenta nisciuna singularità.

### Sfera di futona

A sfera di i futona hè una limita sferica di spissori nullu in a quali i futona chì si cullocani annantu à i tangenti à 'ssa sfera sariani intrappulati in una orbita circulari di tondu à u buccu neru. Pà i bucchi neri non rutativi, a sfera di i futona hà un raghju uguali à 1,5 volti u raghju di Schwarzschild. I so orbiti sariani dinamicamenti instabuli, di versu è di manera chì ogni piccula pirturbazioni, tali una particula di materia intrenti, pruvucaria un'instabulità chì s'accintuaria incù u tempu, piazzendu u futonu annantu à una traghjittoria versu u stiriori chì u faria scappà da u buccu neru, o annantu à una spirala versu l'internu induv'eddu finisciaria par attravirsà l'orizonti di l'avvinimenti. S'è a luci pò sempri scappà di a sfera di i futona, ogni luci chì attraversa a sfera di i futoni annantu à una traghjittoria intrenti sarà catturata da u buccu neru. Par via di cunsiquenza, ogni luci chì aghjunghji un ussirvatori stiriori à parta da a sfera di i futona devi essa stata emissa da ughjetti situati trà a sfera di i futona è l'orizonti di i avvinimenti. Par un buccu neru di Kerr, u raghju di a sfera di i futona dipendi da u parametru di rutazioni è da i dittagli di l'orbita di u futonu, chì pò essa prugrada (u futonu ghjira in listessu sensu chì a rutazioni di u buccu neru) o ritrugrada.

### Ergusfera
L'ergusfera hè un righjonu à u fora di l'orizonti di l'avvinimenti, induva l'ughjetti ùn poni micca firmà in piazza. I bucchi neri in rutazioni sò circundati da un righjonu di u spaziutempu in u quali eddu hè impussibuli di firmà immobili, chjamatu l'ergusfera. Hè u risultatu di un prucessu cunnisciutu sottu u nomu di strascinamentu di quatru. A rilatività generali pridisci chì ogni massa in rutazioni avarà pindenza à trascinà appena longu à u spaziutempu chì u circonda da vicinu. Ogni ughjettu prossimu da a massa in rutazioni avarà pindenza à cullucà si in u sensu di a rutazioni. Par un buccu neru in rutazioni, 'ss'effettu hè cusì forti vicinu à l'orizonti di l'avvinimenti chì un ughjettu divaria cullucà si più lestru cà a vilucità di a luci in a dirizzioni upposta pà simpliciamenti firmà immobili. L'ergusfera di un buccu neru hè un vulumu dilimitatu da l'orizonti di l'avvinimenti di u buccu neru è l'ergusuparficia, chì cuincidi incù l'orizonti di l'avvinimenti à i poli ma si trova à una distanza mori più maiori intornu à l'equatori. L'ughjetti è l'irraghjamentu poni scappà nurmalamenti da l'ergusfera. Grazia à u prucidimentu di Penrose, l'ughjetti poni escia da l'ergusfera incù più energia ch'eddi ni aviani à l'intrata. L'energia supplemintaria hè pigliata in l'energia di rutazioni di u buccu neru. Una variazioni di u prucidimentu di Penrose in prisenza di campi magnetichi putenti, u prucessu Blandford-Znajek, hè cunsidaratu com'è un miccanisimu prubabili pà l'enorma luminusità è i lampati rilativisti di i quasari è altri nuclei attivi di galassia.

## Furmazioni è evuluzioni

Datu u carattaru stranu di i bucchi neri, a parsona si hè à longu dumandata s'è tali ughjetti pudiani rialmenti esista in a natura o s'eddi ùn erani cà suluzioni patulogichi di l'equazioni di Einstein. Einstein eddu stessu pinsava à tortu chì i bucchi neri ùn si furmariani micca, chì cunsidarava chì l'attimu angulari di i particuli in sfundamentu stabilisciaria u so muvimentu à un certu raghju, ciò chì hà cunduttu a cumunità di a rilatività generali à righjittà tutti i risultati cuntrarii mentri numarosi anni. Eppuri, una minuranza di rilativisti hà cuntinuatu à sustena chì i bucchi neri erani ughjetti fisichi, è à a fini di u 1960, ani parsuasu a maiuranza di i circadori in u campu chì ùn ci hè nisciunu ostaculu à a furmazioni di un orizonti di l'avvinimenti.

Penrose hà dimustratu chì una volta chì un orizonti di l'avvinimenti si forma, a rilatività generali senza a miccanica quantica esighji chì una singularità si formi indrentu. Pocu dopu, Hawking hà musciatu chì numarosi suluzioni cusmulogichi chì discrivini u Big Bang ani singularità senza campi scalari o altra materia esotica (veda Tiuremi di i singularità di Penrose-Hawking). A suluzioni di Kerr, u tiurema di l'assenza di capeddi è i leghji di a termudinamica di i bucchi neri ani musciatu chì i prubità fisichi di i bucchi neri erani simplici è capiscitoghji, ciò chì ni facia sughjetti di ricerca rispittevuli. I bucchi neri classichi sò furmati da l'affundamentu gravitaziunali d'ughjetti grevi tali i steddi, ma poni ancu, in tiuria, essa furmati da altri prucessi.

## Affundamentu gravitaziunali

L'affundamentu gravitaziunali si pruduci quandu a prissioni interna di un ughjettu hè insufficenti par risista à a so probbia gravità. In u casu di i steddi, quissa si pruduci di solitu sii parchì a stedda ùn hà più abbastanza cumbustibuli pà mantena a so tampiratura da a nucleusintesi stiddari, sii parchì una stedda chì saria stata stabuli ricevi materia supplemintaria di una manera chì ùn aumenta micca a tampiratura di u so nucleu. In i dui casi, a tampiratura di a stedda ùn hè più abbastanza alta par impidiscia la di fraià sottu à u so probbiu| pesu. L'affundamentu pò essa arristatu da a prissioni di degenerazioni di i custituenti di a stedda, parmittendu a cundinsazioni di a materia in un statu esoticu più densu. U risultatu hè l'unu di i diffarenti tipi di steddi cumpatti. U tipu di stedda chì si forma dipendi di a massa di u restu di a stedda d'urighjina, s'è i strati esterni sò stati carriati (par indittu, in una supernova di tipu II). A massa di u restu, l'ughjettu sfundatu chì sopravvivi à a splusioni, pò essa infiriori in modu significativu à quidda di a stedda d'urighjina. Vistighi varchendu 5M☉ sò prudutti da steddi chì aviani più 20M☉ innanzi à l'affundamentu. S'è a massa di u restu varca à l'incirca 3–4 M☉ (a limita di Tolman-Oppenheimer-Volkoff), sii parchì a stedda d'urighjina era mori greva, sii parchì u restu hà cullittatu una massa supplemintaria in accrizioni di materia, ancu a prissioni di degenerazioni di i neutrona hè insufficenti par arristà l'affundamentu. Nisciunu miccanisimu cunnisciutu (salvu forsi a prissioni di degenerazioni di i quark) ùn hè abbastanza putenti par arristà l'implusioni è l'ughjettu si fraiarà in modu inevitevuli  pà furmà un buccu neru.

Si supponi chì l'affundamentu gravitaziunali di i steddi grevi hè rispunsevuli di a furmazioni di i bucchi neri di massa stiddari. A furmazioni di steddi in l'universu primitivu pò avè datu nascita à steddi mori massicci chì, à u mumentu di u so affundamentu, avariani produttu bucchi neri pudendu aghjunghja 103M☉. 'Ssi bucchi neri pudariani essa à l'urighjini di i bucchi neri suparmassivi chì omu trova in u centru di a maiò parti di i galassii. Hè ancu statu sughjiritu chì bucchi neri massicci di una massa tipica di 105M☉ pudariani essa si furmati à parta da l'affundamentu direttu di nivuli di gasu in l'universu ghjovanu. 'Ssi ughjetti massicci sò stati pruposti com'è i graneddi chì ani fatta fini furmatu i primi quasari ussirvati da u spustamentu versu u rossu *z* ~ 7. Certi candidati par tali ughjetti sò stati truvati in l'ussirvazioni di l'universu ghjovanu. Bench'è a maiò parti di l'energia libarata mentri l'affundamentu gravitaziunali fussi emissa mori prestu, un ussirvatori stiriori ùn vedi micca rialmenti a fini di 'ssu prucidimentu. Bench'è l'affundamentu piglii un tempu finitu in u quatru di rifirimentu di a materia chì si ni sfonda, un ussirvatori distanti vidaria a materia chì si ni sfonda ralentiscia è arristà si ghjustu sopra à l'orizonti di l'avvinimenti, par via di a dilatazioni di u tempu gravitaziunali. A luci pruvinendu da a materia chì si fraia piglia di di più tempu pà aghjunghja l'ussirvatori, a luci emissa ghjustu innanzi à a furmazioni di l'orizonti di l'avvinimenti essendu ritardata di un tempu infinitu. Cusì, l'ussirvatori esternu ùn vedi mai a furmazioni di l'orizonti di l'avvinimenti. À l'incuntrariu, a materia chì si ni sfonda pari divintà più debuli è di di più spustata versu u rossu, è fatta fini si ni svanisci.

## Inticci à alta energia
L'affundamentu gravitaziunali ùn hè micca u solu prucessu suscittibuli di crià bucchi neri. In principu, bucchi neri pudariani essa furmati in l'inticci à alta energia chì aghjunghjini una dinsità bastevuli. In 2002, nisciunu avvinimentu di 'ssu tipu ùn hè stata individuatu, dirittamenti o indirittamenti in quant'è dificienza di u bilanciu di massa in i sperimenti d'acceliratori di particuli. Quissa sughjirisci ch'eddu ci devi essa una limita infiriori pà a massa di i bucchi neri. Tiuricamenti, 'ssa limita divaria situà si intornu à a massa di Planck, induva l'effetti quantichi sò supposti invalidà i predizzioni di a rilatività generali. Quissa sacchighjaria a criazioni di bucchi neri fora di purtata in tuttu d'ogni prucidimentu à alta energia pruducendu si annantu à o vicinu à a Terra. Eppuri, certi sviluppi infatti di gravità quantica sughjiriscini chì a massa minima di i bucchi neri pudaria essa mori più debuli : certi scenarii di mondu imbrancatu, par indittu, fissani a limita à u 1 TeV/*c*2. Saria dunqua cuncittibuli di crià microbucchi neri in l'inticci à alta energia chì si pruducini quandu i raghji cosmichi menani l'atmusfera terrania, o podarsi in u grandi cullisori d'adroni di u CERN. 'Ssi tiurii sò mori spiculativi, è a criazioni di bucchi neri da 'ssi prucessi hè ghjudicata imprubabili da numarosi spicialisti. Ancu s'è microbucchi neri pudiani furmà si, si svapurariani in 10 à 25 sicondi circa, ùn prisintendu nisciuna minaccia pà a Terra.

## Crescita
Una volta chì un buccu neru s'hè furmatu, pò cuntinuà à crescia assurbiscendu materia supplemintaria. Ogni buccu neru assurbisci di cuntinuu u gasu è a polvara intarstiddari di u so ambienti. 'Ssu prucessu di crescita hè unu di i mezi pussibuli da qualessu certi bucchi neri suparmassivi ani pussutu furmà si, bench'è a furmazioni di i bucchi neri suparmassivi fermi un campu di ricerca apartu. Un prucessu simili hè statu sughjiritu par a furmazioni di i bucchi neri di massa intarmidiariu ch'omu trova in i mori glubulari. I bucchi neri poni ancu aduniscia si incù altri ughjetti tali steddi o ancu altri bucchi neri. Si pensa ch'è 'ssu prucessu hà ghjucatu un rollu impurtanti, in particulari à u principiu di a crescita di i bucchi neri suparmassivi, chì avariani pussutu furmà si à parta da l'aggrigazioni di numarosi ughjetti più chjuchi. 'Ssu prucessu hè ancu statu prupostu com'è urighjina di certi bucchi neri di massa media.

## Prova da l'ussirvazioni

In natura, i bucchi neri ùn emettini eddi stessi nisciunu irraghjamentu elettrumagneticu altru ch'è l'iputeticu irraghjamentu di Hawking, di versu è di manera chì l'astrufisichi in cerca di bucchi neri devini di solitu appughjà si annantu à ussirvazioni indiretti. Par indittu, l'esistenza d'un buccu neru pò calchì volta essa didutta ussirvendu a so influenza gravitaziunali annantu à u so ambienti. U 10 aprili 2019, un'imaghjina hè stata publicata d'un buccu neru, chì hè vistu ingrandatu parchì i traghjittorii di a luci vicinu à l'orizonti di l'avvinimenti sò mori incurvati. L'ombra bughja à mezu risulta da traghjetti luminosi assurbiti da u buccu neru. L'imaghjina hè in falsi culori, chì l'alonu luminosu individuatu in 'ss'imaghjina ùn si situeghja micca in u spettru visibuli, ma in l'ondi radiu.

U telescopiu à orizonti di l'avvinimenti (EHT) hè un prugramma attivu chì usserva dirittamenti l'ambienti immediatu di l'orizonti di l'avvinimenti di i bucchi neri, com'è u buccu neru in u centru di a Via lattea. D'aprili 2017, l'EHT hà cuminciatu à ussirvà u buccu neru in u centru di Messier 87. In tuttu, ottu radiussirvatorii situati annantu à sei muntagni è quattru cuntinenti ani ussirvatu a galassia di a Verghjina in altirnanza mentri 10 ghjorna d'aprili 2017, pà furniscia i dati parmittendu d'ottena l'imaghjina d'aprili 2019. Dopu à dui anni di trattamentu di i dati, l'EHT hà publicatu a prima imaghjina diretta d'un buccu neru, è più pricisamenti di u buccu neru suparmassivu chì si trova in u centru di a galassia di a Verghjina. Ciò chì hè visibuli ùn hè micca u buccu neru, chì apparisci com'è neru par causa di a perdita di ogni luci in 'ssu righjonu bughju. Sò piuttostu i gasi situati à u cantu di l'orizonti di l'avvinimenti (affissati in arancinu o in rossu) chì difiniscini u buccu neru. U 12 maghju 2022, l'EHT hà publicatu a prima imaghjina di Sagittarius A*, u buccu neru suparmassivu situatu in u centru di a Via lattea. L'imaghjina publicata musciava listessa struttura aniddari è listessa ombra circulari cà quiddi ussirvati in u buccu neru M87*, è l'imaghjina hè stata criata usendu listessi tecnichi chì par u buccu neru M87*. Eppuri, u prucessu d'imaghjaria di Sagittarius A*, chì hè più di milla volti più chjucu è menu massicciu cà M87*, era beddu più cumplessu par via di l'instabulità di u so ambienti. L'imaghjina di Sagittarius A* hà hè statu parzialamenti imbrugliata da u plasma turbulenti annantu à u stradeddu di u centru galatticu, un effettu chì impidisci a risulutezza di l'imaghjina à più grandi lunghezzi d'onda.

Si pensa chì u schjarimentu di 'ssa materia in a mità infiriori di l'imaghjina EHT trattata hè duvutu à l'irraghjamentu Doppler, da qualessu a materia chì s'avvicina di l'ussirvatori à vilucità rilativisti hè parcipita com'è più luminosa chì quidda chì si ni alluntana. In u casu d'un buccu neru, 'ssu finominu implicheghja chì a materia visibuli voglii à vilucità rilativisti (1000 km/s), i soli vilucità à i quali eddu hè pussibuli d'equilibrà in cintrifugazioni l'immensa attrazzioni gravitaziunali di a singularità, è dunqua di firmà in orbita sopra à l'orizonti di l'avvinimenti. 'Ssa cunfigurazioni di a materia lampanti implicheghja chì l'EHT hà ussirvatu M87* d'un puntu di vista induva u discu d'accrizioni di u buccu neru era guasgi di fronti, mentri l'insemu di u sistemu vuglìa in u sensu urariu. In rialità, a maiò parti di l'aneddu in l'imaghjina di l'EHT hè stata criata quandu a luci emissa da a lati alluntanata di u discu d'accrizioni si hè incurvata intornu à u pozzu di gravità di u buccu neru ed hè scappata, ciò chì significheghja chì a maiò parti di i pruspittivi pussibuli annantu à M87* poni veda l'insemu di u discu, ancu quiddu chì si trova dirittamenti daretu à "l'ombra". 
 
In 2015, l'EHT hà individuatu campi magnetichi ghjustu à u fora di l'orizonti di l'avvinimenti di Sagittarius A ed hà ancu idantificatu uni pochi di i so prubità. I linii di campu chì attraversani u discu d'accrizioni erani un mischiu cumplessu di urdinatu è di aggruvigliatu. I studii tiorichi di i bucchi neri aviani priditu l'esistenza di campi magnetichi.

### Ditezzioni d'ondi gravitaziunali pruvinendu da bucchi neri in funditura
U 14 sittembri 2015, l'ussirvatoriu d'ondi gravitaziunali LIGO hà rializatu a primissima ussirvazioni diretta risciuta d'ondi gravitaziunali. U signali era cunformu à i predizzioni tiorichi cuncirnendu l'ondi gravitaziunali prudutti da a funditura di dui bucchi neri : l'unu di à l'incirca 36 massi sularii, è l'l'altru di à l'incirca 29 massi sularii. 'Ss'ussirvazioni furnisci a prova a più cuncreta di l'esistenza di i bucchi neri à 'ssu ghjornu. Par indittu, u signali di l'ondi gravitaziunali sughjirisci chì a siparazioni di i dui ughjetti innanzi à a funditura era di sultantu 350 km (vali à dì à l'incirca quattru volti u raghju di Schwarzschild currispundendu à i massi didutti). L'ughjetti diviani dunqua essa estremamenti cumpatti, ciò chì lascia i bucchi neri com'è l'intarpritazioni a più plausibili. 
 
Più impurtanti dinò, u signali ussirvatu da LIGO cumprindia ancu u principiu di u finominu d'uscillazioni dopu à a funditura, u signali produttu quandu l'ughjettu cumpattu di pocu furmatu si stalla in un statu staziunariu. U finominu d'uscillazioni hè di sicuru u mezu u più direttu d'ussirvà un buccu neru. À parta da u signali LIGO, hè pussibuli di cunnosci ni a friquenza è u tempu d'ammurtimentu di u modu subrananti di u finominu d'uscillazioni. À parta da quissi, hè pussibuli di diducia a massa è l'attimu angulari di l'ughjettu finali, chì currispondini à i predizzioni indipindenti di i simulazioni numerichi di a funditura. A friquenza è u tempu d'ammurtimentu di u modu subrananti sò ditarminati da a giumitria di a sfera di futona. Par via di cunsiquenza, l'ussirvazioni di 'ssu modu cunferma a prisenza d'una sfera di futona. Eppuri, ùn pò escluda a pussibilità d'altirnativi esotichi à i bucchi neri abbastanza cumpatti par avè una sfera di futona. 
 
L'ussirvazioni furnisci ancu a prima prova ussirvaziunali di l'esistenza di binarii di bucchi neri di massa stiddari. Inoltri, si tratta di a prima prova ussirvaziunali di l'esistenza di bucchi neri di massa stiddari pisendu 25 massi sularii o ancu di più. 
 
Dapoi tandu, numarosi altri avvinimenti d'ondi gravitaziunali sò stati ussirvati.

### Accrizioni di materia

Par causa di a cunsirvazioni di u mumentu angulari, u gasu caschendu in u pozzu gravitaziunali criatu da un ughjettu massicciu furmarà di solitu una struttura à forma di discu di tondu à l'ughjettu. L'imprissioni d'artisti tali a ripprisintazioni alligata d'un buccu neru incù curona dipigni currintamenti u buccu neru com'è s'eddu si trattava d'un corpu di u spaziu pianu piattendu a parti di u discu ghjustu daretu ad eddu, ma in rialità a lintichja gravitaziunali sfurmaria mori l'imaghjina di u discu d'accrizioni. 

Indrentu à un certu discu, a frizzioni caghjunaria u trasportu di l'attimu angulari versu u stiriori, parmittendu à a materia di cascà più luntanu versu l'internu, libarendu cusì energia putenziali è aumintendu a tampiratura di u gasu. 

Quandu l'ughjettu in accrizioni hè una stedda di neutrona o un buccu neru, u gasu di u discu d'accrizioni interna urbiteghja à vilucità mori alta par via di a so prussimità incù l'ughjettu cumpattu. A frizzioni chì ni risulta hè cusì impurtanti ch'edda scalda u discu internu à tampiraturi à i quali emetti grandi quantità d'irraghjamentu elettrumagneticu (par u più raghji X). 'Ssi fonti luminosi di raghji X poni essa individuati da i telescopii. 'Ssu prucidimentu d'accrizioni hè l'unu di i prucessi di pruduzzioni d'energia i più efficaci ch'eddu si cunnosci. Sinu à u 40% di a massa à u riposu di u matiriali accrété pò essa emissa sottu forma di irraghjamentu (in u casu di a funditura nucleari, sultantu 0,7 à l'incirca di a massa à u riposu sarà emissa sottu forma d'energia). In numarosi casi, i dischi d'accrizioni sò accumpagnati da tirati rilativisti emissi longu à i poli, chì carrieghjani parti assà di l'energia. U miccanisimu di criazioni di 'ssi lampati ùn hè attualmenti micca bè capitu, in parti par via di l'insufficenza di i dati. 

Cusì, numarosi finomini più energetichi di l'universu sò stati attribuiti à l'accrizioni di materia annantu à i bucchi neri. In particulari, i nuclei attivi di galassia è i quasari sariani i dischi d'accrizioni di bucchi neri suparmassivi. Listessa, i binarii à raghji X sò di solitu cunsidarati com'è sistemi stiddari binarii in i quali una di i dui steddi hè un ughjettu cumpattu arricugliendu a materia di u so cumpagnu. Hè ancu statu sughjiritu chì certi surghjenti di raghji X straluminosi pudariani essa i dischi d'accrizioni di bucchi neri di massa intermedia. 

Di nuvembri 2011, a prima ussirvazioni diretta d'un discu d'accrizioni di quasaru intornu à un buccu neru suparmassivu hè stata rapurtata.

### Binarii à raghji X
I binarii à raghji X sò sistemi stiddari binarii chì emettini a maiuranza di u so irraghjamentu in a parti X di u spettru. Si pensa di regula chì 'ssi emissioni di raghji X risultani da u fattu chì una di i steddi (ughjettu cumpattu) accumuleghja a materia di un'antra stedda (urdinaria). A prisenza d'una stedda urdinaria in un certu sistemu parmetti di studià l'ughjettu cintrali è di ditarminà s'eddu si pò trattà d'un buccu neru. 

S'è un certu sistemu emetti signali chì poni essa dirittamenti tracciati sinu à l'ughjettu cumpattu, ùn si pò trattà d'un buccu neru. L'assenza di un certu signali ùn escludi eppuri micca a pussibilità chì l'ughjettu cumpattu fussi una stedda di neutrona. Studiendu a stedda cumpagna, hè à spessu pussibuli d'ottena i parametri urbitali di u sistemu è d'ottena un estimu di a massa di l'ughjettu cumpattu. S'è quidda hè mori più grandi ch'è a limita Tolman-Oppenheimer-Volkoff (a massa massima chì una stedda pò avè senza sfraià), tandu l'ughjettu ùn pò micca essa una stedda di neutrona è omu s'aspetta di regula à ciò ch'eddu si tratti d'un buccu neru. 

U prima candidatu solidu pà un buccu neru, Cygnus X-1, hè stata scupartu di 'ssa manera da Charles Thomas Bolton, Louise Webster è Paul Murdin in u 1972. Un certu dubbitu sussisti eppuri par via di l'incertezzi chì risultani da u fattu chì a stedda cumpagna hè mori più greva chì u buccu neru candidatu. Attualmenti, migliori candidati par i bucchi neri sò truvati in una classa di binarii à raghji X chjamati transitorii à raghji X moddi. In 'ssa classa di sistemi, a stedda cumpagna hà una massa abbastanza debuli, ciò chì parmetti d'ottena estimi più pricisi di a massa di u buccu neru. Di più, 'ssi sistemi ùn emettini attivamenti raghji X ch'è mentri uni pochi di mesa, una volta ogni 10-50 anni. Mentri u periudu di debuli emissioni di raghji X (chjamata quiescenza), u discu d'accrizioni hè estremamenti debuli, ciò chì parmetti un'ussirvazioni dittagliata di a stedda cumpagna mentri 'ssu periudu. Unu di i megliu candidati di 'ssu tipu hè V404 Cygni.

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