Differenza tra Black Hole e Wormhole

Differenza principale - Buchi neri contro wormhole

I buchi neri e i wormhole sono due argomenti affascinanti nella fisica e anche nelle finzioni scientifiche. Un buco nero è un oggetto estremamente denso con una grande quantità di materia ed energia. Quindi creano campi gravitazionali estremamente forti che distorcono lo spazio-tempo attorno ad esso. Il concetto di buchi neri è suggerito nella teoria della relatività generale, ed è stato un concetto teorico per decenni. Finalmente, i fisici sono stati fortunati a confermare l'esistenza di buchi neri dopo aver potuto rilevare le onde gravitazionali per la prima volta, il 14 settembre 2015. Un wormhole è un concetto teorico suggerito da Einstein e Rosen. Un wormhole collega due punti nello spazio-tempo o due diversi universi. Ad ogni modo, esistono solo nella fisica teorica, fino ad oggi. Questa è la principale differenza tra buco nero e wormhole. 

Cos'è un buco nero

Le stelle sono enormi centrali termonucleari naturali nell'universo. I buchi neri, le nane bianche e le stelle di neutroni sono alcuni dei possibili risultati di una stella che collassa. Quindi, si dovrebbe avere una chiara comprensione dell'origine delle stelle per comprendere la formazione dei buchi neri.

Dopo il Big Bang, la questione era quasi sotto forma di protoni, elettroni e altri nuclei leggeri. Erano fluttuanti in tutto l'universo proprio come un gas. Mentre l'universo si raffreddava, le forze gravitazionali potevano riunire alcune di queste particelle e si formavano gigantesche nuvole gassose. Quando le forze gravitazionali attirarono la materia tra le nuvole, le particelle si avvicinarono sempre di più. Quindi, l'energia cinetica delle particelle aumentò. La temperatura aumentava continuamente mentre le nuvole si contraevano. Infine, la temperatura interna ha raggiunto circa 7 K e la densità di una tale nuvola era estremamente elevata. Quindi, le nubi collassanti hanno raggiunto le condizioni essenziali per le reazioni di fusione nucleare e sono nate le stelle.

Ma, dopo che il combustibile per fusione della stella è esaurito, la massa della stella si contrae in un volume molto piccolo dalle forze gravitazionali della stella poiché la pressione residua del calore e della radiazione non è sufficiente per bilanciare le proprie forze gravitazionali. Il risultato è una palla estremamente densa. Quindi la stella diventa o una nana bianca o una stella di neutroni o un buco nero a seconda della sua massa. Una stella con massa inferiore a 1,4 massa solare diventa una nana bianca. Le stelle che hanno più di quasi 3 masse solari diventeranno buchi neri attraverso un altro stadio astronomico. Le stelle che hanno una massa superiore a 1,4 masse solari ma meno di 3 masse solari diventano stelle di neutroni.

Il centro di un buco nero è conosciuto come il singolarità. La superficie di un buco nero è chiamata il orizzonte degli eventi. Il raggio di un buco nero sferico non rotante è direttamente proporzionale alla sua massa. Può essere calcolato usando l'equazione. I buchi neri sono classificati in buchi neri supermassicci, buchi neri stellari e micro buchi neri. Se l'oggetto originale di un buco nero stava ruotando, prima del collasso, il buco nero risultante sarebbe anche un buco nero rotante.

La densità di massa e di energia di un buco nero è estremamente alta e la gravità all'interno e intorno a loro è incredibilmente alta. Quindi, niente dall'interno dell'orizzonte degli eventi può sfuggire all'esterno. Come conseguenza delle tremende forze gravitazionali, i buchi neri sono molto difficili da rilevare perché la luce non può nemmeno lasciarli.

Cos'è un Wormhole

Il concetto di wormhole è un argomento molto popolare in fantascienza o fantascienza. Il concetto è stato suggerito da Albert Einstein e Rosen dopo aver studiato la teoria della relatività. Quindi, a volte i wormhole si chiamano Einstein - Rosen. Analizzando soluzioni matematiche nella teoria della gravità di Einstein, i teorici prevedono ancora la possibilità dell'esistenza di wormhole.

Semplicemente, un wormhole è un concetto teorico che collega due punti nello spazio-tempo. Il percorso attraverso un wormhole è molto breve rispetto a qualsiasi altro percorso nello spazio-tempo convenzionale. Quindi i wormhole sono scorciatoie nello spazio-tempo.

Un wormhole ha due bocche e una gola (un tubo). La gola è la scorciatoia o tunnel che collega le sue due bocche. Teoricamente, un wormhole potrebbe connettere due punti diversi nell'universo o in due universi. Secondo le soluzioni ottenute nella relatività generale, possono esistere wormholes e di cui le due bocche si aprono in due diversi buchi neri. In ogni caso, i buchi neri formati da stelle collassate non possono creare wormhole.

Se realmente esistono, ci sono molti vantaggi affascinanti associati a loro. Fornirebbero scorciatoie nello spazio. Permetterebbero di tornare al passato. Semplicemente, alcuni teorici dicono che i wormhole sarebbero sia scorciatoie che macchine del tempo.

Ci sono due tipi principali di wormholes vale a dire, Wormholes euclideo e Wormhole di Lorentzian. Sfortunatamente, nessuno ha visto alcun wormhole nello spazio-tempo reale; esistono ancora solo nei calcoli teorici e nei film. Se realmente esistono, un viaggiatore che passa attraverso di loro dovrebbe affrontare due sfide, la dimensione della bocca di un wormhole e la sua durata. Le dimensioni o il diametro di un wormhole possono essere intorno a 10^-33 me la vita dei wormhole può essere molto breve. Quindi, se esistono, non ci sono vantaggi pratici per chi viaggia nel tempo come scorciatoia attraverso lo spazio.

Tuttavia, alcuni studi hanno dimostrato che la materia esotica può mantenere i wormhole immutabili e statici per un tempo più lungo. La materia esotica non è materia ordinaria, antimateria o materia oscura. La densità energetica della materia esotica è negativa. Ma, un problema pratico emerge nel trovare una quantità sufficiente di materia esotica. Alcuni fisici dicono che la soluzione potrebbe essere lì nella teoria dei campi quantici.

Ad oggi, nessuno ha osservato alcun wormhole nello spazio reale, mentre molti studi teorici sono in corso.

"Schema di incorporamento" di un wormhole di Schwarzschild

Differenza tra Black Hole e Wormhole

Taglia:

Buchi neri: Un buco nero può diffondersi da diversi chilometri a centinaia di unità astronomiche.

wormholes: Il diametro della bocca di un tipico wormhole può essere intorno a 10^-33m.

Evidenze / Esistenza:

Buchi neri: Gli scienziati hanno osservato molte forti prove che confermano l'esistenza di buchi neri. Il primo rilevamento diretto dei buchi neri è stato annunciato l'11/02/2016 ed è stato il primo rilevamento di onde gravitazionali e buchi neri.

wormholes: Sfortunatamente, nessuna prova forte è stata osservata fino ad oggi.

Teorie / concetti:

Buchi neri: I buchi neri si trovano nella teoria della relatività speciale, astrofisica, cosmologia.

wormholes: I wormhole si trovano nella teoria della relatività speciale, fisica quantistica, astrofisica, fisica delle particelle, cosmologia.

Importanza:

Buchi neri: Si ritiene che i buchi neri svolgano un ruolo importante nell'evoluzione dell'universo. Controllano molti oggetti astronomici.

wormholes: Se esistono wormhole, potrebbero essere utilizzati come scorciatoie per viaggiare anche milioni di anni luce entro un breve periodo di tempo. Inoltre, consentirebbero viaggi indietro nel tempo. In ogni caso, sarebbe necessaria una grande quantità di materia esotica per mantenerli statici e immutabili. Un altro problema è che qualsiasi cosa entrasse nella materia ordinaria potrebbe renderli instabili.

Requisiti:

Buchi neri: I buchi neri richiedono una massa e una densità di energia estremamente elevate.

wormholes: L'energia negativa è necessaria per mantenerli statici e immutabili.

Altre proprietà:

Buchi neri: I campi gravitazionali estremamente forti creati dai buchi neri, distorcono lo spazio-tempo attorno ad esso. Niente può sfuggire a loro a causa dell'estrema gravità.

wormholes: Sono di dimensioni molto ridotte ed estremamente instabili.

Cortesia dell'immagine:

"Wormhole" di Kes47 (?) - File: LorentzianWormhole.jpg, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia