Domande di astronomia e astrofisica

Young Fish Jun 7, 2020

L’idea del quiz è stimolante, peccato ci siano molti errori sintattici e di battitura.

Comunque ho notato alcune imprecisioni nella domanda 3 (persona che supera l’orizzonte degli eventi), nella 9 (quanti anni ha l’universo), nella 15 (cos’è una pulsar) e nella 19 (la massa di Giove).

Per quanto riguarda la 3, la “spaghettificazione” poco dopo l’ingresso entro l’orizzonte degli eventi, in realtà non riguarda tutti i buchi neri; con l’aumento della massa del buco nero infatti l’orizzonte degli eventi (aumentando la sua estensione) si allontana a tal punto dalla singolarità gravitazionale centrale, da rendere le forze di marea molto più flebili in prossimità dell’orizzonte. Per sentirne l’effetto allora è necessario inoltrarsi molto in profondità. Ciò accade in particolare per i buchi neri supermassicci (https://it.wikipedia.org/wiki/Buco_nero_supermassiccio#Caratteristiche).

La domanda 9 è discutibile. L’età dell’universo infatti non può essere ancora stimata con la precisione (e la certezza) che la domanda lascia intendere. Ogni testo in generale riporta stime leggermente differenti, comunque in accordo con entrambe le risposte (13,4 e 13,8 miliardi di anni). Ciò è dovuto al fatto che sperimentalmente gli strumenti di misura sono affetti da un errore intrinseco ineliminabile. A ciò si aggiunge il fatto che le stime possono calcolarsi con metodi differenti i quali restituiscono risultati leggermente differenti. Essendo impossibile valutare con assoluta certezza quale metodo sia effettivamente il più accurato si valuta la compatibilità delle numerose misure eseguite e si procede eseguendo una media tra tutte, ciò contribuisce ad aumentare l’errore finale. Citando Wikipedia per puro esempio (https://it.wikipedia.org/wiki/Universo#Dimensioni,_età,_contenuti,_struttura_e_leggi), parlando della stima eseguita sulla datazione radioattiva si lascia intendere un errore assoluto di ben 2 miliardi di anni (13-15 miliardi di anni). Focus (https://www.focus.it/scienza/spazio/dal-big-bang-a-oggi-quanto-tempo-e-passato) pur riportando lo stesso valore della domanda, spiega che si tratta di un valore ancora ampiamente discusso dalla comunità scientifica, e che la misura della costante di Hubble (legata matematicamente all’età dell’universo) e soggetta ad un animato dibattito tutt’altro che esauritosi. Insomma a mio avviso la presenza di due risposte tanto vicine (13,4 e 13,8) stona con il buon senso scientifico il quale suggerirebbe una maggiore prudenza nel bollare una risposta come vera così come l’altra come falsa. Ma come dicevo è una scelta tutto sommato discutibile.

Busy Goat author Jun 7, 2020

Riguardo la domanda numero 3, un buco nero non potrebbe essere tale se non avesse una gravità sufficiente da spaghettificare una persona, questo avviene infatti per la differenza di gravità tra i piedi e la testa, per di più non serve nemmeno la gravità prodotta da un buco nero per spaghettificare una persona, basterebbe quella di una stella a neutroni.

Per la domanda numero 9 ti dico che hai ragione che non siamo così precisi, ma io ho messo 13,8 perchè gli astronomi sono riusciti a dimostrare che l'età dell'universo è sicuramente uguale o maggiore di 13,8 grazie proprio ad hubble poi non so quanto wikipedia e focus siano aggiornati...

Young Fish Jun 7, 2020

Per quanto riguarda la 15, nella spiegazione si parla di “radiazione magnetica”, la quale sarebbe osservata sotto forma pulsante. In realtà la radiazione elettromagnetica di una stella di neutroni (in rotazione o meno) NON è rilevabile a distanze astronomiche perché troppo fioca (https://it.wikipedia.org/wiki/Stella_di_neutroni#Tipi_di_stelle_di_neutroni_osservabili). Ciò che è osservabile è quindi la radiazione di materia (non di energia elettromagnetica!), la quale “convogliata” dall’intensissimo campo magnetico della pulsar, viene incanalata ed accelerata lungo la direzione (cioè l’asse) individuata dai poli magnetici della stella di neutroni. Data la rotazione della stella (e quindi del suo “asse magnetico” non coincidente con l’asse di rotazione) per un osservatore lontano (la Terra) il fascio appare come un bagliore energetico pulsante, da qui il nome di pulsar. La stella di neutroni infatti non è rilevabile se non quando interagisce violentemente con la materia nelle vicinanze con la quale entra in contatto, “nutrendosene” (medesimo link segnalato poc’anzi). Dunque è corretto parlare di un “fascio di radiazioni [...] emesso dai poli magnetici della pulsar” (https://it.wikipedia.org/wiki/Pulsar#Teoria), NON di un fascio di radiazione (elettro)magnetica; detto altrimenti il campo magnetico convoglia e “spara” la materia accelerata generando la radiazione di materia, ma esso stesso (il campo magnetico) non è rilevabile come lasciato invece intendere nella spiegazione.

Nella spiegazione della 19, la circonferenza equatoriale di 69 911 Km è errata. Infatti il diametro equatoriale di Giove è di 142 984 Km (https://it.wikipedia.org/wiki/Giove_(astronomia)), dunque volendo stimare la lunghezza equatoriale basta moltiplicare per pi greco ottenendo circa 450 000 Km di circonferenza.

Busy Goat author Jun 7, 2020

Allora nella domanda 15 quella è la definizione di pulsar quindi non importa se la radiazione magnetica sia rilevabie oppure no, perchè appunto sappiamo che è così attraverso diverse dimostrazioni.

Poi per la 19 non credo di doverti rispondere visto che hai confuso la massa con il diametro equatoriale...

Young Fish Jun 8, 2020

Il buco nero è il nome assegnato all’oggetto astronomico in sé. Esso poi è caratterizzato da un orizzonte degli eventi e da una singolarità.
L’orizzonte degli eventi è una sfera (matematica, non “tangibile”, nel senso che non sarebbe possibile “toccarla”) concentrica con il punto centrale di singolarità. Il raggio della sfera dell’orizzonte è il raggio di Schwarzschild (https://it.wikipedia.org/wiki/Raggio_di_Schwarzschild#Formula_classica_del_raggio_di_Schwarzschild). Tale raggio definisce la dimensione sferica entro cui una data massa dovrebbe essere confinata (quindi compressa) affinché generi una gravità sufficientemente intensa da far tendere la velocità di fuga alla velocità della luce (https://it.wikipedia.org/wiki/Orizzonte_degli_eventi#Descrizione). Detto in altro modo, l’orizzonte degli eventi è la superficie sferica nella quale la gravità diviene tanto intensa da non far sfuggire nemmeno la luce (che viaggia alla velocità massima possibile). L’intensità del campo gravitazionale però è cosa ben diversa dell’effetto di marea. Il primo rappresenta la curvatura dello spazio-tempo, ovvero l’intensità della forza di attrazione, la seconda definisce la rapidità con la quale l’intensità gravitazionale varia al variare della distanza dalla singolarità centrale. In aggiunta, attenendoci ai modelli fin ora accettati per spiegare i buchi neri, lo spazio (interno al buco nero) tra l’orizzonte degli eventi e la singolarità centrale sarebbe vuoto, dato che la singolarità tende ad avere dimensione puntiforme (o comunque dimensione inferiore all’orizzonte) (https://it.wikipedia.org/wiki/Singolarità_gravitazionale). Detto ciò dunque l’intensità dell’effetto di marea (che causa la “spaghettificazione”) è indipendente dall’intensità del campo gravitazionale in sé. L’elevata intensità di uno può esserci anche senza (oppure con) l’alta intensità dell’altra. Infatti è vero che la stella di neutroni pur non avendo orizzonte degli eventi ha un elevatissimo effetto di marea :) è anche vero che buchi neri con un orizzonte degli eventi molto grande (ma singolarità centrale sempre molto piccola, quindi con un’enorme distanza dell’orizzonte da essa) hanno un effetto di marea trascurabile in prossimità (sia prima che dopo) dell’orizzonte. Il problema non si sarebbe posto se nella domanda si fosse detto “cosa succede se una persona si avvicina sufficientemente ad una singolarità?”.
Altra fonte consultabile: https://it.wikipedia.org/wiki/Spaghettificazione (“Nel caso di buchi di grande massa (buchi neri supermassicci) essa avviene ampiamente all'interno dell'orizzonte degli eventi”)

Young Fish Jun 8, 2020

Cito la spiegazione della 15: “la sua radiazione magnetica è osservata come impulsi emessi ad intervalli estremamente regolari”. La “radiazione magnetica” non esiste in quanto la radiazione definisce un “insieme di fenomeni caratterizzato dal trasporto di energia nello spazio” (https://it.wikipedia.org/wiki/Radiazione). Un campo magnetico (stazionario) non genera fotoni (in quanto non c’è oscillazione del campo) dunque non trasporta energia nello spazio. Il trasporto di energia può accadere solo con un campo magnetico variabile; in tal caso si tratterebbe necessariamente di una radiazione elettromagnetica in quanto un campo magnetico variabile genera necessariamente un campo elettrico (https://it.wikipedia.org/wiki/Radiazione_elettromagnetica). In alternativa alla “radiazione elettromagnetica” si può parlare di “campo magnetico”, ma non di “radiazione magnetica” :)
Detto ciò, la pulsar non genera alcuna radiazione elettromagnetica rilevabile a distanza astronomica (per il link citato nella precedente risposta), menchemeno un campo magnetico rilevabile da una distanza astronomica. Cito nuovamente la spiegazione della domanda 15 “la sua radiazione (elettro)magnetica è osservata come impulsi”: è errato, perché ripeto che non è osservabile; ciò può indurre a pensare che la stella di neutroni sia osservabile anche quando non interagisce con materia, il che è falso. Ciò che è osservabile è il getto di materia (la radiazione di materia) incanalato e irraggiato dal campo magnetico della pulsar. Tale getto surriscaldandosi genera anche onde elettromagnetiche, le quali sono rilevabili.

Cito la spiegazione della 19: “ La massa di giove equivale a 1,9×10^27kg con un equatore di lunghezza 69911km”. La massa è corretta, la lunghezza dell’equatore no.