
English: 
When I first learned about black holes, I
was scared that one would fly through our
solar system and eat us all up. That was 30 years
ago. I'm not afraid of black holes anymore
but I am afraid that they have been misunderstood.
So here are 10 things that you should know
about black holes.
First things first, What is a black hole?
A black hole contains a region from which
nothing ever can escape, because, to escape,
you would have to move faster than the speed
of light, which you can’t. The boundary
of the region from which you cannot escape
is called the “horizon.” In the simplest
case, the horizon has the form of a sphere.
Its radius is known as the Schwarzschild radius,
named after Karl Schwarzschild who first derived
black holes as a solution to Einstein’s
General Relativity.
How large are black holes?
The diameter of a black hole is directly proportional

Italian: 
Quando per la prima volta ho saputo dei buchi neri, avevo paura che uno potesse passare attraverso il nostro
sistema solare e inghiottirci. Questo 30 anni fa. Non ho più paura dei buchi neri
ma ho paura che non siano capiti. Quindi ecco 10 cose che dovreste sapere
sui buchi neri.
Per prima cosa, cos'è un buco nero?
Un buco nero è una regione dello spazio da cui
nulla può mai sfuggire, perché, per sfuggire, dovrebbe muoversi più veloce della velocità
della luce, cosa impossibile. Il confine della regione da cui non si può fuggire
è chiamato "l'orizzonte". Nel caso più  semplice, l'orizzonte ha la forma di una sfera.
Il suo raggio si chiama "raggio di Schwarzschild", dal nome di Karl Schwarzschild, colui che per primo ha derivato
i buchi neri come soluzione della teoria della Relatività Generale di Einstein.
Quanto sono grandi i buchi neri?
Il diametro di un buco nero è direttamente proporzionale

English: 
to the mass of the black hole. So the more
mass falls into the black hole, the larger
the black hole becomes. Compared to other
stellar objects though, black holes are tiny
because enormous gravitational pressure has
compressed their mass into a very small volume.
For example, the radius of a black hole with
the approximate mass of planet Earth is only
a few millimeters.
What happens at the horizon?
A black hole horizon does not have substance.
Therefore, someone crossing the black hole
horizon does not notice anything weird going
on in their immediate surroundings. This follows
from Einstein’s equivalence principle, which
implies that in your immediate surrounding
you cannot tell the difference between acceleration
in flat space and curved space that gives
rise to gravity.
However, an observer far away from a black
hole who watches somebody fall in would notice
that the infalling person seems to move slower
and slower the closer they get to the horizon.

Italian: 
alla massa del buco nero. Quindi più
massa cade nel buco nero, più grande
il buco nero diventa. Rispetto ad altri
oggetti stellari però, i buchi neri sono minuscoli
perché un'enorme pressione gravitazionale comprime la loro massa in un volume molto piccolo.
Per esempio, il raggio di un buco nero con
la massa approssimativa del pianeta Terra è solo
di  pochi millimetri. 
Cosa succede all'orizzonte?
L'orizzonte di buco nero non ha sostanza.
Quindi, qualcuno che attraversi l'orizzonte di buco nero
non nota immediatamente nulla di strano. Questo succede per via del
principio di equivalenza di Einstein, che implica che nei tuoi paraggi immediati,
non puoi distinguere fra accelerazione e lo spaziotempo curvo che
dà origine alla gravità.
Invece, un osservatore lontano dal buco nero che osservi qualcuno che ci cade dentro si accorgerebbe
che la persona che cade sembra muoversi sempre più lentamente man mano che si avvicina all'orizzonte.

Italian: 
Questo perché il tempo vicino all'orizzonte del buco nero scorre molto più lentamente di
quello lontano dall'orizzonte. Questa è una delle strane conseguenze della relatività del
tempo scoperta da Einstein. Quindi, se cadi in un buco nero, ci vuole solo una
quantità di tempo finito per attraversare l'orizzonte, ma dall'esterno sembra ci voglia un'eternità.
Ciò che potresti sperimentare all'orizzonte dipende dalla forza di marea del campo gravitazionale.
Le forze di marea sono grossomodo il modo in cui cambia la forza gravitazionale. Non è la
forza gravitazionale stessa, è la differenza fra la gravità di due regioni vicine
per esempio la tua testa e i tuoi piedi.
La forza di marea all'orizzonte è inversamente proporzionale al quadrato della massa del
Il buco nero. Questo significa più grande e più massiccio è il buco nero, più piccola è la
forza di marea all'orizzonte. Sì, avete capito bene. Più grande è il buco nero,

English: 
It appears this way because time close by
the black hole horizon runs much slower than
far away from the horizon. That’s one of
these odd consequences of the relativity of
time that Einstein discovered. So, if you
fall into a black hole, it only takes a finite
amount of time to cross the horizon, but from
the outside it looks like it take forever.
What you would experience at the horizon depends
on the tidal force of the gravitational field.
The tidal forces is loosely speaking the change
of the gravitational force. It’s not the
gravitational force itself, it’s the difference
between the gravitational forces at two nearby
places, say at your head and at your feet.
The tidal force at the horizon is inversely
proportional to the square of the mass of
the black hole. This means the larger and
more massive the black hole, the smaller the
tidal force at the horizon. Yes, you heard
that right. The larger the black hole, the

English: 
smaller the tidal force at the horizon.
Therefore, if the black hole is only massive
enough, you can cross the horizon without
noticing what just happened. And once you
have crossed the horizon, there is no turning
back. The stretching from the tidal force
will become increasingly unpleasant as you
approach the center of the black hole, and
eventually rip everything apart.
In the early days of General Relativity many
physicists believed that there is a singularity
at the horizon, but this turned out to be
a mathematical mistake.
What is inside a black hole?
Nobody really knows. General relativity predicts
that inside the black hole is a singularity,
that’s a place where the tidal forces become
infinitely large. But we know that General
Relativity does not work nearby the singularity
because there, the quantum fluctuations of
space and time become large. To be able to

Italian: 
minore la forza di marea all'orizzonte.
Pertanto, se il buco nero è abbastanza massiccio, puoi attraversare l'orizzonte senza
notare nulla di strano. E una volta che hai 
attraversato l'orizzonte, non
c'è possibilità di ritorno. L'allungamento dovuto alla forza di marea diventerà sempre più sgradevole  man mano
che ti avvicini al centro del buco nero, e
alla fine ti farà a pezzi.
Nei primi tempi della Relatività Generale molti fisici credevano ci fosse una singolarità
all'orizzonte, ma questo risultò essere
un errore matematico.
Cosa c'è dentro un buco nero? Nessuno lo sa davvero. La Relatività Generale predice
che dentro un buco nero c'è una singolarità,  un posto dove le forze di marea diventano
infinitamente grandi. Ma pensiamo che la Relatività Generale non funzioni nelle vicinanze della singolarità
perché lì, le fluttuazioni quantistiche dello
spazio e del tempo diventano enormi. Per potere

English: 
tell what is inside a black hole we would
need a theory of quantum gravity – and we
don’t one. Most physicists believe that
such a theory, if we had it, would replace
the singularity with something else.
How do black holes form?
We presently know of four different ways that
black holes may form. The best understood
one is stellar collapse. A sufficiently large
star will form a black hole after its nuclear
fusion runs dry, which happens when the star
has fused everything that could be fused.
Now, when the pressure generated by the fusion
stops, the matter starts falling towards its
own gravitational center, and thereby it becomes
increasingly dense. Eventually the matter
is so dense that nothing can overcome the
gravitational pull on the stars’ surface:
That’s when a black hole has been created.
These black holes are called ‘solar mass
black holes’ and they are the most common
ones.

Italian: 
sapere cosa c'è dentro un buco nero avremmo bisogno di una teoria quantistica della gravità  - e noi
non ne abbiamo una. La maggior parte dei fisici pensa che se avessimo una tale teoria, questa sostituirebbe
la singolarità con qualcos'altro. 
Come si formano i buchi neri?
Attualmente conosciamo quattro modi diversi in cui si possono formare dei buchi neri. Quello compreso meglio
è il collasso stellare. Una stella  abbastanza grande formerà un buco nero dopo che la sua fusione nucleare
termina, cosa che accade quando la stella
ha fuso tutto il materiale che può fondere.
Quando termina la pressione generata dalla fusione, la materia comincia a cadere verso
il proprio centro gravitazionale, e così diventa sempre più densa. Alla fine la materia
diventa così densa che nulla può vincere l'attrazione gravitazionale sulla superficie della stella.
Ecco quando viene  creato un buco nero. Questi buchi neri sono chiamati "buchi neri di
massa solare" e sono i più comuni.

English: 
The next common type of black holes are ‘supermassive
black holes’ that can be found in the centers
of many galaxies. Supermassive black holes
have masses about a billion times that of
solar mass black holes, and sometimes even
more. Exactly how they form still is not entirely
clear. Many astrophysicists think that supermassive
black holes start out as solar mass black
holes, and, because they sit in a densely
populated galactic center, they swallow a
lot of other stars and grow. However, it seems
that the black holes grow faster than this
simple idea suggests, and exactly how they
manage this is not well understood.
A more controversial idea are primordial black
holes. These are black holes that might have
formed in the early universe by large density
fluctuations in the plasma. So, they would
have been there all along. Primordial black
holes can in principle have any mass. While

Italian: 
Il prossimo tipo comune di  buchi neri seguente è  chiamato "buchi neri supermassivi" cioè quelli che si trovano al centro
di molte galassie. I buchi neri supermassivi hanno masse circa un miliardo di volte quella dei
buchi neri di massa solare, e talvolta anche maggiori. Come si formino ancora non è del tutto esattamente
chiaro. Molti astrofisici pensano i buchi neri supermassivi iniziano come buchi neri di massa solare
buchi, e, dato che stanno in un centro galattico densamente popolato, inghiottono
molte delle altre stelle e crescono. Tuttavia, sembra che i buchi neri crescano più velocemente di quanto
previsto da questa semplice idea e non è ancora ben chiaro come questo possa esattamente succedere.
Un'idea più controversa è quella dei buchi neri primordiali. Questi sono buchi neri che potrebbero essersi
formati nell'universo iniziale da grandi fluttuazioni nella densità del plasma primordiale. Quindi, dovrebbero
esserci tuttora da qualche parte. I buchi neri primordiali possono in linea di principio avere qualsiasi massa. Mentre

Italian: 
questo è possibile, è difficile trovare
un modello che produca buchi neri primordiali
senza produrne troppi, cosa che è in conflitto con le osservazioni.
Infine, c'è l'idea molto speculativa secondo cui minuscoli buchi neri potrebbero formarsi negli accelleratori
di particelle. Questo può accadere solo se il nostro universo ha dimensioni spaziali extra. E finora
non c'è stata alcuna prova sperimentale che le cose stiano così.
Come sappiamo che i buchi neri esistono? Abbiamo molte prove sperimentali che
mostrano oggetti molto compatti con masse enormi che non emettono luce. Questi oggetti
si rivelano attraverso la loro attrazione gravitazionale. Lo fanno per esempio influenzando il
movimento di altre stelle o nubi di gas attorno a loro, cosa abbiamo osservato.
Sappiamo inoltre che questi oggetti non hanno una superficie. Lo sappiamo perché la materia
che cade su un oggetto con una superficie causa una maggiore emissione di particelle rispetto alla materia

English: 
this is possible, it is difficult to find
a model that produces primordial black holes
without producing too many of them, which
is in conflict with observation.
Finally, there is the very speculative idea
that tiny black holes could form in particle
colliders. This can only happen if our universe
has additional dimensions of space. And so
far, there has not been any observational
evidence that this might be the case.
How do we know black holes exist?
We have a lot of observational evidence that
speaks for very compact objects with large
masses that do not emit light. These objects
reveal themselves by their gravitational pull.
They do this for example by influencing the
motion of other stars or gas clouds around
them, which we have observed.
We furthermore know that these objects do
not have a surface. We know this because matter
falling onto an object with a surface would
cause more emission of particles than matter

English: 
falling through a horizon and then just vanishing.
And since most recently, we have the observation
from the “Event Horizon Telescope” which
is an image of the black hole shadow. This
is basically an extreme gravitational lensing
event. All these observations are compatible
with the explanation that they are caused
by black holes, and no similarly good alternative
explanation exists.
Why did Hawking once say that black holes
don’t exist?
Hawking was using a very strict mathematical
definition of black holes, and one that is
rather uncommon among physicists. If the inside
of the black hole horizon remains disconnected
forever, we speak of an “event horizon”.
If the inside is only disconnected temporarily,
we speak of an “apparent horizon”. But
since an apparent horizon could be present

Italian: 
che cade attraverso un orizzonte di un buco nero per poi svanire.
E di recente l'"Event Horizon Telescope" ha osservato l'immagine
dell'ombra di un buco nero. Questa
è fondamentalmente una forma estrema di lente gravitazionale
Tutte queste osservazioni sono compatibili con la spiegazione che siano causate
da buchi neri, e non esiste alcuna spiegazione alternativa altrettanto valida.
Perché Hawking ha detto che i buchi neri non esistono?
Hawking stava usando una definizione matematica molto restrittiva dei buchi neri, una che è
poco usata tra i fisici. Se l'interno
dell'orizzonte di un buco nero rimane per sempre scollegato dall'esterno,
parliamo di un "orizzonte degli eventi". Se l'interno è disconnesso solo temporaneamente,
parliamo di "orizzonte apparente". Ma
poiché un orizzonte apparente potrebbe essere presente

Italian: 
per un tempo molto lungo, tipo miliardi di miliardi di anni, i due tipi di orizzonti non possono
essere distinti tramite osservazioni.  Pertanto, i fisici in genere si riferiscono ad entrambi i casi come "buchi neri".
Per le persone più orientate alla matematica, tuttavia, conta solo il primo caso, quello di
orizzonte degli eventi eterno.
Ciò che intendeva Hawking è che i buchi neri possono non avere un orizzonte di eventi eterno ma solo
un orizzonte apparente temporaneo. Questa non è una posizione controversa,
ed è condivisa da molte persone nel campo, me inclusa. Per tutti gli scopi pratici, però,
la distinzione fatta da Hawking è irrilevante. 
Come fanno i buchi neri ad emettere radiazioni?
Un buco nero può emettere radiazioni perché lo spazio-tempo dinamico del buco nero
cambia la nozione di cosa sia una particella Questo è un altro esempio della "relatività"
nella teoria di Einstein. Proprio come il tempo passa in modo diverso per diversi osservatori, a seconda

English: 
for a very long time, like, billions of billions
of years, the two types of horizons cannot
be told apart by observation. Therefore, physicists
normally refer to both cases as “black holes.”
The more mathematically-minded people, however,
count only the first case, with an eternal
event horizon, as black hole.
What Hawking meant is that black holes may
not have an eternal event horizon but only
a temporary apparent horizon. This is not
a controversial position to hold, and one
that is shared by many people in the field,
including me. For all practical purposes though,
the distinction Hawking drew is irrelevant.
How can black holes emit radiation?
Black hole can emit radiation because the
dynamical space-time of the collapsing black
hole changes the notion of what a particle
is. This is another example of the “relativity”
in Einstein’s theory. Just like time passes
differently for different observers, depending

Italian: 
di dove siano e come si muovono, la definizione delle particelle dipende anche dall'osservatore,
da dove sono e da come si muovono. Per questo motivo, un osservatore che cade in un buco nero
pensa di stare cadendo nel vuoto, ma a
un osservatore lontano dal buco nero pensa
che non sia vuoto ma pieno di particelle.
E da dove vengono queste particelle?
Vengono dal buco nero. Questa radiazione emessa dai buchi neri viene chiamata
"Radiazione  di Hawking" perché Hawking è stato il primo a derivare che ciò dovrebbe accadere.
Questa radiazione ha una temperatura che è inversamente proporzionale alla massa del buco nero:
quindi, più piccolo è il buco nero più alta è la temperatura. Per i buchi neri stellari e supermassivi
che conosciamo, la temperatura è ben al di sotto quello della radiazione cosmica di fondo
e non può essere misurata.
Cos'è il paradosso della perdita di informazioni?

English: 
on where they are and how they move, the notion
of particles too depends on the observer,
on where they are and how they move. Because
of this, an observer who falls into a black
hole thinks he is falling in vacuum, but an
observer far away from the black hole thinks
that it’s not vacuum but full of particles.
And where do the particles come from? They
come from the black hole.
This radiation that black holes emit is called
“Hawking radiation” because Hawking was
the first to derived that this should happen.
This radiation has a temperature which is
inversely proportional to the black hole’s
mass: So, the smaller the black hole the hotter.
For the stellar and supermassive black holes
that we know of, the temperature is well below
that of the Cosmic microwave background and
cannot be observed.
What is the information loss paradox?

English: 
The information loss paradox is caused by
the emission of Hawking radiation. This happens
because the Hawking radiation is purely thermal
which means it is random except for having
a specific temperature. In particular, the
radiation does not contain any information
about what formed the black hole. But while
the black hole emits radiation, it loses mass
and shrinks. So, eventually, the black hole
will be entirely converted into random radiation
and the remaining radiation depends only on
the mass of the black hole. It does not at
all depend on the details of the matter that
formed it, or whatever fell in later. Therefore,
if one only knows the final state of the evaporation,
one cannot tell what formed the black hole.
Such a process is called “irreversible” — and
the trouble is that there are no such processes
in quantum mechanics.
Black hole evaporation is therefore inconsistent

Italian: 
Il paradosso della perdita di informazioni è causato dall'emissione della radiazione di Hawking. Questo succede
perché la radiazione di Hawking è puramente termica che significa che è casuale tranne per avere
una temperatura specifica. In particolare, 
la radiazione non contiene alcuna informazione
su cosa ha formato il buco nero. Ma quando il buco nero emette radiazioni, perde massa
e si restringe. Quindi, alla fine, il buco nero
sarà interamente convertito in radiazione casuale
e la radiazione rimanente dipende solo dalla massa iniziale del buco nero. Non dipende
dei dettagli di quale materia abbia formato il buco nero, o da qualunque cosa ci sia caduta dentro in seguito. Perciò,
se si conosce solo lo stato finale dell'evaporazione, non si può sapere cosa abbia formato il buco nero.
Tale processo è chiamato "irreversibile" - e il problema è che non ci sono processi irreversibili
nella meccanica quantistica.
L'evaporazione del buco nero non è quindi coerente

English: 
with quantum theory as we know it and something
has to give. Somehow this inconsistency has
to be removed. Most physicists believe that
the solution is that the Hawking radiation
somehow must contain information after all.
So, will a black hole come and eat us up?
It’s not impossible, but very unlikely.
Most stellar objects in galaxies orbit around
the galactic center because of the way that
galaxies form. It happens on occasion that
two solar systems collide and a star or planet
or black hole, is kicked onto a strange orbit,
leaves one solar system and travels around
until it gets caught up in the gravitational
field of some other system. But the stellar
objects in galaxies are generally far apart
from each other, and we sit in an outer arm
of a spiral galaxy where there isn’t all
that much going on. So, it’s exceedingly
improbable that a black hole would come by
on just exactly the right curve to cause us
trouble. We would also know of this long in

Italian: 
con la teoria quantistica come la conosciamo e qualcosa non quadra. In qualche modo questa incoerenza
deve essere rimossa. La maggior parte dei fisici pensa che la soluzione sia che la radiazione di Hawking
in qualche modo debba comunque contenere informazioni. 
Quindi, può arrivare buco nero e inghiottirci?
Non è impossibile, ma molto improbabile. La maggior parte degli oggetti stellari nelle galassie orbita attorno
al centro galattico per via del modo in cui si formano le galassie stesse. Qualche volta capita
due sistemi solari si scontrino e una stella o un pianeta o buco nero siano spediti su una strana orbita,
che lascia un sistema solare e viaggia 
fino a quando non viene catturato dal campo gravitazionale
di qualche altro sistema. Ma gli oggetti  stellari nelle galassie sono generalmente molto distanti
l'uno dall'altro, e noi stiamo in un braccio esterno di una galassia a spirale dove non c'è tutto
questo movimento. Quindi, è estremamente improbabile che un buco nero possa arrivare
esattamente nella traiettoria giusta per causarci guai. Inoltre lo verremmo a sapere

Italian: 
in largo anticipo perché vedremmo l'attrazione gravitazionale del buco nero agire
sui pianeti esterni.
Se avete domande sui buchi neri a cui questo video non ha risposto per favore lasciatemi
un commento E non dimenticate di iscriverti al mio canale!

English: 
advance because we would see the gravitational
pull of the black hole acting on the outer
planets.
If you have any questions about black holes
that this video did not answer, please leave
me a comment. And don’t forget to subscribe!
