Steven S. Gubser

Frans Pretorius

Dive into a mind-bending exploration of the physics of black holes Black holes, predicted by Albert Einstein’s general theory of relativity more than a century ago, have long intrigued scientists and the public with their bizarre and fantastical properties. Although Einstein understood that black holes were mathematical solutions to his equations, he never accepted their physical reality—a viewpoint many shared. This all changed in the 1960s and 1970s, when a deeper conceptual understanding of black holes developed just as new observations revealed the existence of quasars and X-ray binary star systems, whose mysterious properties could be explained by the presence of black holes. Black holes have since been the subject of intense research—and the physics governing how they behave and affect their surroundings is stranger and more mind-bending than any fiction. After introducing the basics of the special and general theories of relativity, this book describes black holes both as astrophysical objects and theoretical “laboratories” in which physicists can test their understanding of gravitational, quantum, and thermal physics. From Schwarzschild black holes to rotating and colliding black holes, and from gravitational radiation to Hawking radiation and information loss, Steven Gubser and Frans Pretorius use creative thought experiments and analogies to explain their subject accessibly. They also describe the decades-long quest to observe the universe in gravitational waves, which recently resulted in the LIGO observatories’ detection of the distinctive gravitational wave “chirp” of two colliding black holes—the first direct observation of black holes’ existence. The Little Book of Black Holes takes readers deep into the mysterious heart of the subject, offering rare clarity of insight into the physics that makes black holes simple yet destructive manifestations of geometric destiny.

The Little Book of Black Holes

Steven Gubser

«Le emozioni ti investono, solide e veloci, ad esempio quando si legge di un’ipotetica sonda che si avvicina a una singolarità e viene «schiacciata e stirata fino a diventare una sottile linea infinitesimale». » Nature - Barb Kiser «Questo libro fornisce un riassunto eccellente di tutto ciò che sappiamo dei buchi neri nell’universo. Gubser e Pretorius sono tra i maggiori esperti mondiali in questo eccitante settore di ricerca. » Raphael Bousso, University of California, Berkeley «Divertente e informativo. I buchi neri è scritto bene, bene organizzato e molto godibile.» Gary Horowitz, University of California, Santa Barbara «I buchi neri di Gubser e Pretorius sono una breve ed elegante introduzione alle proprietà fondamentali dei buchi neri e alla presenza di questi giganti nell’universo. Ne raccomando caldamente la lettura a chiunque. » Roger Penrose, autore di La strada che porta alla realtà e La mente nuova dell’imperatore I buchi neri hanno il fascino delle cose misteriose e allo stesso tempo sono l’esito teorico necessario di una grande teoria, quella della relatività di Einstein. Come se non bastasse, esistono davvero e oggi ne abbiamo le prove. All’inizio non erano altro che una possibile soluzione matematica delle equazioni della relatività generale, ma lo stesso Einstein pensava che fossero solo una speculazione teorica, non oggetti reali. Osservazioni cosmologiche successive, negli anni sessanta e settanta, hanno però reso i buchi neri una realtà tangibile. Si tratta di residui di stelle esplose e collassate su se stesse, quantità enormi di materia superdensa talmente massiccia che il campo gravitazionale tutt’attorno si chiude su se stesso. Ciò significa che la velocità di fuga dall’interno di un buco nero è maggiore della velocità della luce o, in altre parole, che non importa quanto forte tiriate: da dentro un buco nero non può uscire niente. Dopo decenni di intensa ricerca, oggi sappiamo che di buchi neri ne esistono diverse categorie, e la fisica del loro comportamento e di come la loro presenza influenzi lo spazio circostante risulta più strana del più visionario dei romanzi. In questo breve libro, Gubser e Pretorius introducono il lettore alla teoria della relatività, per passare in seguito ad analizzare i buchi neri sia come oggetti astronomici, sia come laboratori teorici nei quali i fisici possono mettere alla prova la loro comprensione della gravitazione, della fisica quantistica e della termodinamica. Dai buchi neri di Schwarzschild, a quelli rotanti, dalle collisioni tra buchi neri, alla radiazione gravitazionale, dalla radiazione di Hawking alla perdita di informazione, il libro racconta tutti i misteri che si celano dietro a questi giganti del cosmo. Strada facendo spiegano anche cosa succederebbe se dovessimo cadere dentro a un buco nero, per giungere al suo nucleo, dove per le leggi della fisica il tempo si ferma e la materia si compatta a densità teoricamente infinite. Sempre ammesso che non sia già successo e non ce ne siamo accorti. Infine, gli autori raccontano quel che è accaduto nel settembre 2015, quando l’interferometro LIGO ha captato per la prima volta l’onda gravitazionale causata dalla collisione di due enormi buchi neri, avvenuta un miliardo di anni fa nello spazio profondo. Lo scontro ha causato la propagazione di un’onda gravitazionale che è stata rilevata a terra e che rappresenta a un tempo un’eclatante conferma della loro esistenza, la correttezza delle previsioni teoriche della relatività generale e un nuovo straordinario strumento a disposizione dei cosmologi per l’indagine futura dell’universo.

I buchi neri

A la fois objets astrophysiques mais aussi objets théoriques permettant de comprendre la gravité et la physique quantique, les trous noirs sont des masses ultracompactes dont rien ne peut s'échapper, même la lumière. Prédits par la relativité générale, Einstein avait toujours refusé d’admettre leur réalité. Leur existence a depuis été confirmée et ils sont devenus l’objet d’intenses recherches mais ils gardent encore tous leurs mystères. Des ondes de gravitation aux collisions de trous noirs, Steven Gubser et Frans Pretorius nous font découvrir la physique étrange de ces astres fascinants,

Le petit livre des trous noirs

A la fois objets astrophysiques mais aussi objets théoriques permettant de comprendre la gravité et la physique quantique, les trous noirs sont des masses ultracompactes dont rien ne peut s'échapper, même la lumière. Prédits par la relativité générale, Einstein avait toujours refusé d'admettre leur réalité. Leur existence a depuis été confirmée et ils sont devenus l'objet d'intenses recherches mais ils gardent encore tous leurs mystères. Des ondes de gravitation aux collisions de trous noirs, Steven Gubser et Frans Pretorius nous font découvrir la physique étrange de ces astres fascinants,

Frans Pretorius

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