Luce e buchi neri

[Il_Voza]

Salve a tutti!
Ho una domanda:
Se un fotone ha massa nulla, come può essere attratto da un campo gravitazionale generato da un buco nero?

Magari qualcuno potrebbe rispondere: "Ma non dobbiamo pensare alla forza gravitazionale ma all'accelerazione causata dal campo gravitazionale del buco nero che non dipende dalla massa del corpo in caduta (che in questo caso è il fotone con m=0) e che è l'accelerazione che il fotone subisce. In pratica tutti i corpi in un campo gravitazionale subiscono la stessa accelerazione (ditemi se sbaglio XD)". Ok...

Però se tutti i corpi subiscono la stessa accelerazione causata da un campo gravitazionale, qualunque massa abbiano, che sia 100 kg o 0 (dato che l'accelerazione non dipende dal corpo in questione), perché in presenza di un qualsiasi campo gravitazionale, la luce non subisce quell'accelerazione?

Inoltre, dato che in un campo gravitazionale pressoché infinito come quello di un buco nero la luce viene accelerata, questo significa che dopo l'orizzonte degli eventi, la luce accelera quindi aumenta la sua velocità oltre c (dato che l'accelerazione è una variazione di velocità nel tempo)?

Dato che in presenza di qualsiasi altro campo gravitazionale, come quello generato da una stella, la luce non viene minimamente accelerata (come nel caso precedente), allora nel caso del fotone, qual è quella proprietà fisica del fotone che viene influenzata da un campo gravitazionale?

[Red Hanuman]

Devi capire che la gravità non è propriamente una forza, ma una modifica della curvatura dello spazio - tempo.
In buona sostanza, una massa piega lo spazio in modo che attorno a sé si generi una specie di "buco" di potenziale. Tutti gli oggetti subiscono questa curvatura e ne vengono deviati nel moto, chi più chi meno.
La luce, quindi, non fa altro che seguire un percorso obbligato nello spazio tracciato dalle masse che incontra, e viene deviata più o meno intensamente dal suo percorso.
La luce poi non viene accelerata in alcun modo, perchè non esiste nulla che si muova all'interno dello spazio -tempo più velocemente. Viene però a subire gli effetti gravitazionali delle masse che incontra, e dunque se viene "attratta" da una massa, aumenta la sua energia e subisce un "blueshift", mentre se si deve allontanare da una massa utilizza la sua energia per "risalire" dalla buca di potenziale subendo un "redshift".
In buona sostanza, cambia il suo colore, ma non la sua velocità.;)

[Dinamo]

Vorrei aggiungere brevemente che non deve esserci necessariamente un buco nero per deviare la luce, ma bastano oggetti meno massivi tipo una stella. Proprio per verificare la validità della relatività generale si è osservata un'eclissi di sole e quando le stelle sono "apparse" dietro di esso si è visto che risultavano spostate rispetto alla posizione originale per effetto della deviazione della luce provocata dal campo gravitazionale del sole.

Questo fenomeno è sfruttato anche per vedere oggetti posti dietro ad altri oggetti e che quindi sarebbero inosservabili...credo che funzioni solo con oggetti massivi come le galassie...
Ad esempio la galassia più lontana oggi conosciuta (se non sbaglio) si troverebbe dietro ad un ammasso di galassie più vicine, le quali però deviano la sua luce e ce la fanno apparire giusto affianco all'ammasso. E' il cosiddetto fenomeno della "lente gravitazionale". Inoltre la relatività prevede che, se due oggetti sono perfettamente allineati rispetto a noi la luce di quello dietro viene deviato dal campo G di quello davanti in tutte le direzioni creando di fatto un anello di luce attorno al primo oggetto (anello di Einstein).
Spero di aver detto giusto:biggrin:

[Il_Voza]

Ho capito. Un po' come la posizione apparente delle stelle in cielo causata dalla presenza di una massa grande come il Sole che devia la luce

[gammarayburst]

A proposito di lenti gravitazionali,ecco due belle immagini:

http://i67.tinypic.com/2lakqw.jpg

http://i65.tinypic.com/2a00uwy.jpg

A questo proposito vi chiedo se le lenti gravitazionali sono frequenti.

E,se lo sono,possono ingannare circa il numero reale di galassie esistenti nell'universo?

Grazie,ciao

[Dinamo]

Molto belle, grazie!;)

[Dinamo]

Si, praticamente è così, Il_Voza , per quanto ne so io almeno.
Però gli effetti sono apprezzabili solo con oggetti molto massivi: con il sole l'effetto è minimo, diventa già più apprezzabile coi buchi neri, ma è molto più marcato quando a fare da "lente" sono ammassi di galassie.

[gammarayburst]

Molto belle, grazie!;)

è un piacere discutere di queste cose.

Se qualcuno mi può rispondere sul numero reale di galassie,ne sarei contento!

Intendo chiedere se i 300 miliardi di galassie previste potrebbero comprendere un numero rilevante di immagini lenticolari.

:cool:

[Red Hanuman]

A questo proposito vi chiedo se le lenti gravitazionali sono frequenti.

E,se lo sono,possono ingannare circa il numero reale di galassie esistenti nell'universo?

Grazie,ciao
Beh, sono più frequenti di quanto si immagini. Possono anche trarre in inganno, e far pensare ad un numero oggetti differente da quello reale. Ma poi, con l'esame dello spettro ed altre metodiche, si riesce a capire se si tratta di uno o più oggetti.
Anzi, a volte si riesce a simulare il fenomeno, stimare le masse ed anche fare previsioni.
Per esempio, tempo fa si è previsto che l'immagine di una supernova presente in una galassia si sarebbe ripresentata dopo un certo numero di anni, e così è stato.
Ne abbiamo parlato tempo fa...;)

[gammarayburst]

grazie red

Allora,quando è stato calcolato l'ultimo totale di galassie,mi pare,300 miliardi,hanno tenuto conto delle lenti gravitazionali?

Io so che le galassie vengono contate con un metodo particolare basate su una o più aree del cosmo (correggetemi se sbaglio).

La mia perplessità è:

se in quella o quelle aree ci fossero poche lenti G e in tutto il resto ce ne fossero molte,come si può sapere il numero complessivo delle galassie?

Inoltre,se il ragionamento regge,se una galassia su un milione avesse una sua immagine lenticolare ,avremmo un numero notevole di galassie REALI in meno!

È questo che mi incuriosisce,anche perché sarebbe una perdita numerica di materia chiara, già è poca e a dirvi la verità,non ho simpatie per quella oscura.

[Red Hanuman]

Vedi, @gammarayburst (http://www.astronomia.com/forum/member.php?u=5303), il punto è non viene fatto un conteggio, ma una stima.
Si prende un certo volume di spazio, si contano le galassie presenti e si fa una stima di quelle che ci sono, considerando un universo omogeneo e isotropo a grandi scale.
Il numero reale è impossibile saperlo. Parliamo sempre di un universo...;)
Naturalmente, una stima veritiera deve tenere conto di eventuali abbagli, e quindi anche delle lenti gravitazionali.

[Enrico Corsaro]

Vedo che abbiamo promesse di futuri astronomi in questo post! :biggrin: (mi riferisco ai nuovi arrivati).

[gammarayburst]

Questo è logico.

Non chiedo il numero esatto,ma soltanto se il numero delle immagini lenticolari,per la scienza,potrebbe essere significativo per il computo.

In altre parole,se io stimo una quantità reale essendo abbastanza sicuro che un terzo o un quarto,ecc...,di quello che vedo potrebbe essere una illusione ottica,è un conto.

Se invece sono relativamente sicuro che quelle illusioni sono una infima minoranza,è un altro.

È questo che voglio sapere.

Anche perché,poi,la massa totale chiara dovrebbe essere poi aggiornata ad altre percentuali.

Mi pare un dato importante.

Un'altra cosa:

ho letto qualche tempo fa una cosa che mi ha colpito

Da quello che ho capito,noi ci troviamo in una posizione che ci permette di vedere solnuna piccola porzione di tutto l'universo.

Questo è interessante e sorprendente,ma quello che mi ha colpito di piú è la formula che quegli astrofisici proponevano per quantificare le galassie di tutto il cosmo:

300 miliardi elevato a 10 seguito da 23 zeri.

Sinceramente non vi posso dire la fonte,quindi lo chiedo a voi.

Questa affermazione è condivisa e consistente,oppure è una ipotesi proposta solo da alcuni?

[Enrico Corsaro]

Questi numeri non mi risultano sinceramente. Si sa che il numero di galassie tracciato ad oggi si aggira intorno a qualche centinaio di miliardi, quindi anche pur estendendo a tutto l'Universo possibile il numero non cambierebbe di molto. Il numero che hai citato è improponibile, e non è definibile, soprattutto da un punto di vista fisico, quindi o ricordi male, oppure la fonte da dove l'hai preso ha detto una bella crastoneria.

I fenomeni associati al lensing sono certamente diversi, ma rimangono comunque un piccolo numero rispetto al totale di galassie osservato. I fenomeni di lensing sono essenzialmente osservati in corrispondenza di ammassi di galassie, e non di galassie singole. Solo gli ammassi di galassie riescono infatti a produrre deviazioni tali da produrre gli effetti che conosciamo (e.g. archi, croci di Einstein, ecc.).

[gammarayburst]

ho trovato un articolo che spiega la cosa:

http://danielegasparri.blogspot.ch/2012/02/quante-galassie-ci-sono-nelluniverso-ce.html?m=1


I numeri li trovi in fondo,ma mi sono sbagliato io nel formularli.

In realtà ,non sono i 300 miliardi di galassie come tali a dover essere elevati a 10 seguito da 23 zeri, ma la porzione di spazio nostra!

Leggi la parte finale che lo spiega citando la teoria dell'inflazione.

Mah,certo che se fosse così,avremmo un bel grande e ampio universo!

ciao

[Dinamo]

Io spero di aver capito giusto ciò che intendi dicendo che le galassie sarebbero apparentemente di più: nel senso che una galassia può essere "riflessa" per così dire, per due volte o più, dico bene?

Ma anche in tal caso, mettiamo che invece di una stima volessimo far il calcolo esatto delle galassie, allora per esserne certi dovremmo anche esaminare le galassie contate (direi che in una impresa del genere l'impegno non mancherebbe:biggrin:) e ci si potrebbe accorgere credo che due galassie, guarda caso ai lati di un ammasso, si sono pressoché identiche (magari speculari o che so io, ma pur sempre uguali), quindi credo che a voler fare un conteggio esatto non ci si troverebbero problemi di quelli che intendi tu...

Intendiamoci, è un ragionamento che ho fatto ora, potrebbe benissimo essere sbagliato, e comunque se non intendevi proprio questo potrei aver capito male.:biggrin:

[gammarayburst]

si,hai capito bene.

Per quanto riguarda la porzione di spazio che noi possiamo osservare,non ci permetterà mai di vedere TUTTO l'universo esistente.

Neppure con gli strumenti più sofisticati!

Per quanto riguarda le lenti gravitazionali ,c'è un sistema per dietinguerne le galassie da quelle reali:

uno di questo è l'esame spettro metrico

Per quanto sembrino uguali,la luce della galassia fantasma non sarà mai come quella della galassia vera.

ciao

[Red Hanuman]

Per quanto sembrino uguali,la luce della galassia fantasma non sarà mai come quella della galassia vera.
Non è esattamente così. Innanzitutto, in caso di immagini multiple non puoi dire che esiste un'immagine "vera" e una "fantasma"; ma sono tutte "vere".
Poi, lo spettro di una galassia è come la sua carta s'identità: abbondanza di elementi, presenza di polveri, redshift cosmologico ecc. .
Due immagini diverse di una stessa galassia presenteranno la stessa carta d'identità, non possono mentire...;)

[Dinamo]

Due immagini diverse di una stessa galassia presenteranno la stessa carta d'identità, non possono mentire...;)

Ecco, è quello che intendevo: se uno vuole contare tutte le galassie e le analizza tutte, non correrà mai il rischio di contare la stessa due volte a causa di fenomeni ottici perché dall'analisi risulterà che è una sola. Però non avrei saputo dirlo bene come Red:biggrin:

[Gipeto]

Aggiungo che a quel che mi risulta il numero di galassie stimato non si basa solo su quante ne conto "ad occhio" ma anche su effetti diversi, come ad esempio l'Effetto Sunyaev-Zel'dovich sulla CMB: anche se questi effetti non ci permettono di studiare le caratteristiche delle galassie che li generano ci permettono di quantificarle e soprattutto di "vedere" anche quelle che sarebbero troppo deboli per essere viste anche con il più potente telescopio (ottico o meno) disponibile.