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  1. #1
    Nana Rossa L'avatar di tino77
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    Il buco nero, la sua luce e la sua ombra

    Chiedo lumi riguardo un articolo che è stato pubblicato su Le scienze di novembre, dove si parla appunto di buchi neri.
    Nell'articolo si afferma che la materia che precipita nell'orizzonte degli eventi viene compressa a tal punto da generare una fortissima luminosità. Si descrive poi l'ombra che il buco nero genera in questo vortice di materia compressa.
    Ricopio una parte dell'articolo.

    "Per definizione, qualunque luce superi l'orizzonte degli eventi non tornerà più indietro. Bardeen identificò il punto all'esterno dell'orizzonte in cui il fotone rimane in orbita attorno al buco nero. Se un raggio di luce attraversa questa orbita diretto verso l'interno, verrà catturato per sempre [...]. I raggi di luce che nascono tra l'orizzonte degli eventi e questa orbita possono sfuggire, ma devono essere diretti radialmente verso l'esterno; in caso contrario rischiano di essere catturati dalla gravità del BN [...]. Questo confine è detto "orbita del fotone". Per quanto riguarda la luce, il BN si comporta come un oggetto opaco il cui limite è descritto dall'orbita del fotone. Il contrasto tra l'anello brillante di quest'orbita e l'interno più fioco è quello che definiamo "ombra"."

    Concettualmente lo comprendo. L'articolo mi ha però lasciato dei dubbi, più che altro a livello di visualizzazione di quello che vedrei osservando un BN.

    Prendiamo ad esempio il modello di Sagittarius A*, che appare visivamente così:
    IonringBlackhole.jpeg
    La luminescenza che lo circonda è materia ionizzata. In questo modello -visivamente- qual è l'orbita del fotone, e qual è l'ombra del buco nero?

    Per come lo interpreto io l'orbita del fotone è visibile nel gap che è raffigurato tra la materia ionizzata e la parte opaca del BN, che io interpreto come orizzonte degli eventi. E' corretto questo?
    L'ombra del BN è quell'alone scuro che circonda il BN all'interno di questo gap?
    Oppure è proprio l'opacità rotonda che vedo frontalmente guardando l'immagine? (Cioè, se non ci fosse l'ombra vedrei tutta la materia che avvolge il BN che brilla -simile ad una stella- mentre invece vedo la sua ombra rotonda.)
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    Ultima modifica di tino77; 20-11-2015 alle 06:17
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  2. #2
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    Re: Il buco nero, la sua luce e la sua ombra

    Citazione Originariamente Scritto da tino77 Visualizza Messaggio
    "Per definizione, qualunque luce superi l'orizzonte degli eventi non tornerà più indietro. Bardeen identificò il punto all'esterno dell'orizzonte in cui il fotone rimane in orbita attorno al buco nero. Se un raggio di luce attraversa questa orbita diretto verso l'interno, verrà catturato per sempre [...]. I raggi di luce che nascono tra l'orizzonte degli eventi e questa orbita possono sfuggire, ma devono essere diretti radialmente verso l'esterno; in caso contrario rischiano di essere catturati dalla gravità del BN [...]. Questo confine è detto "orbita del fotone". Per quanto riguarda la luce, il BN si comporta come un oggetto opaco il cui limite è descritto dall'orbita del fotone. Il contrasto tra l'anello brillante di quest'orbita e l'interno più fioco è quello che definiamo "ombra"."

    Concettualmente lo comprendo. L'articolo mi ha però lasciato dei dubbi, più che altro a livello di visualizzazione di quello che vedrei osservando un BN.

    Prendiamo ad esempio il modello di Sagittarius A*, che appare visivamente così:
    IonringBlackhole.jpeg
    La luminescenza che lo circonda è materia ionizzata. In questo modello -visivamente- qual è l'orbita del fotone, e qual è l'ombra del buco nero?
    Citazione Originariamente Scritto da tino77 Visualizza Messaggio
    Per come lo interpreto io l'orbita del fotone è visibile nel gap che è raffigurato tra la materia ionizzata e la parte opaca del BN, che io interpreto come orizzonte degli eventi. E' corretto questo?

    L'ombra del BN è quell'alone scuro che circonda il BN all'interno di questo gap?
    L'orbita del fotone è il limite ultimo da cui è possibile vedere i fotoni. Nella figura è rappresentata da un sottilissimo anello circolare visibile al di sotto di tutta la regione in cui viene emessa luce. L'ombra è invece tutta la zona non più visibile (scura) all'interno di questo anello e che sostanzialmente rappresenta l'orizzonte degli eventi. In realtà la regione luminosa apparirà anch'essa affievolita, a causa del redshift gravitazionale che a quei livelli è molto intenso. La luce apparirà cioè estremamente arrossata.

    Citazione Originariamente Scritto da tino77 Visualizza Messaggio
    Oppure è proprio l'opacità rotonda che vedo frontalmente guardando l'immagine? (Cioè, se non ci fosse l'ombra vedrei tutta la materia che avvolge il BN che brilla -simile ad una stella- mentre invece vedo la sua ombra rotonda.)
    Esatto questo è giusto

  3. #3
    Nana Rossa L'avatar di tino77
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    Re: Il buco nero, la sua luce e la sua ombra

    Grazie per aver risposto.

    Citazione Originariamente Scritto da Enrico Corsaro Visualizza Messaggio
    L'ombra è invece tutta la zona non più visibile (scura) all'interno di questo anello e che sostanzialmente rappresenta l'orizzonte degli eventi.
    Da quello che c'è scritto nell'articolo l'ombra non corrisponde all'orizzonte degli eventi, ma è una zona intermedia tra l'orizzonte e l'orbita del fotone.
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  4. #4
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    Re: Il buco nero, la sua luce e la sua ombra

    Non corrisponde formalmente, ma di base non puoi più distinguere dov'è l'ombra e dov'è l'orizzonte degli eventi. In pratica l'ombra rappresenta una corona sferica con un raggio che va da 1 raggio Schwarzschild a 3/2 di raggio di Schwarzschild. L'orizzonte degli eventi è in ogni caso impossibile da visualizzare e rappresentare, anche in una rappresentazione grafica realizzata al computer.

  5. #5
    Nana Rossa L'avatar di tino77
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    Re: Il buco nero, la sua luce e la sua ombra

    Grazie, ora ho compreso.

    Mi puoi spiegare perché nell'immagine che ho allegato c'è un gap tra l'orbita del fotone e il materiale ionizzato? Perché non è continuo il flusso di materiale verso l'orizzonte degli aventi?
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  6. #6
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    Re: Il buco nero, la sua luce e la sua ombra

    Citazione Originariamente Scritto da tino77 Visualizza Messaggio
    Grazie, ora ho compreso.

    Mi puoi spiegare perché nell'immagine che ho allegato c'è un gap tra l'orbita del fotone e il materiale ionizzato? Perché non è continuo il flusso di materiale verso l'orizzonte degli aventi?
    Questo è un pò più complesso da spiegare. Di base l'immagine che hai inserito è quella che viene definita una osservazione ad infinito, cioè una immagine di un BH immaginando di averlo osservato per un tempo infinitamente lungo, non è dunque una immagine reale di come vedresti un buco nero. Come ti dicevo, quella zona di ionizzazione sarebbe in realtà una zona quasi scura, a causa del fortissimo effetto di arrossamento causato dalla gravitazione.
    In ogni caso, l'anello toroidale di materia ionizzata viene spiegato tramite modelli idrodinamici e che incorporano effetti aggiuntivi come il raffreddamento per emissione da raggi X, l'effetto Compton inverso e la radiazione di sincrotrone. In base alla combinazione di questi differenti processi, si ottiene un picco di emissione di radiazione nel disco di accrescimento che è localizzato non esattamente a ridosso della zona ombrata, ma più esternamente. Di fatto ciò che accade è che man mano che si procede verso l'orizzonte, la materia perde sempre più energia, divenendo ad un certo punto quasi del tutto invisibile ai nostri occhi (non emette più radiazione cioè). Il punto in cui la maggior parte dell'energia viene perduta è quello che corrisponde alla fascia dove osservi la materia ionizzata.

    Spero di essermi spiegato .

  7. #7
    Nana Rossa L'avatar di tino77
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    Re: Il buco nero, la sua luce e la sua ombra

    Ti sei spiegato, grazie! Diciamo che a grandi linee ho compreso, i dettagli tecnici mi sfuggono ma va bene così
    Ora però con questo...
    viene definita una osservazione ad infinito, cioè una immagine di un BH immaginando di averlo osservato per un tempo infinitamente lungo, non è dunque una immagine reale di come vedresti un buco nero
    ...hai aperto un altro capitolo.
    Come lo vedrei un buco nero realmente? Hai già scritto che la luce viene arrossata nei pressi dell'orizzonte. A parte questo, cosa cambierebbe rispetto all'immagine del modello SgrA*?
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  8. #8
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    Re: Il buco nero, la sua luce e la sua ombra

    Avevamo parlato tempo fa di questo ma non riesco a trovare il post. Comunque ecco qui una immagine presa dall'articolo originale che trovi QUI.

    Così come nel film interstellar, il BH viene rappresentato con un brillantissimo toroide in movimento.
    In realtà il rendering originale della simulazione è molto molto meno luminoso, una sorta di penombra.

    Schermata 2015-11-20 alle 12.38.54.jpg
    Il caso a) è quello sostanzialmente detto ad infinito, e più soddisfacente da un punto di vista visivo. Il caso c è invece quello più realistico. Come vedi il disco è molto oscurato e da un lato è quasi del tutto buio. L'asimmetria è causata dall'effetto Doppler dovuto alla rotazione del BH.

  9. #9
    Nana Rossa L'avatar di tino77
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    Re: Il buco nero, la sua luce e la sua ombra

    Grazie Enrico!
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  10. #10
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    Re: Il buco nero, la sua luce e la sua ombra

    Curiosità da ignorantissima in materia: mi sembra di aver capito che ogni galassia abbia un buco nero al centro, ma in tutte le foto che ho potuto guardare, al centro mi sembra di vedere solo una fortissima luce: perché? Grazie

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