Gli astronomi hanno recentemente annunciato di aver identificato quello che potrebbe essere il buco nero più distante mai confermato. Formatosi circa 500 milioni di anni dopo il Big Bang, questo buco nero primordiale spinge i limiti della nostra comprensione sulla formazione e crescita dei primi buchi neri supermassicci.
Spingendo i limiti dell’osservazione
La scoperta è stata guidata da Anthony Taylor dell’Università del Texas ad Austin, che ha sottolineato come la tecnologia attuale stia raggiungendo i suoi limiti. Questo buco nero si trova al centro di una galassia chiamata CAPERS-LRD-z9, che il James Webb Space Telescope (JWST) aveva già individuato come potenziale oggetto di studio per la sua indagine sulle galassie più antiche dell’Universo. L’obiettivo di questa ricerca era confermare un solido set di dati per lo studio dell’evoluzione galattica primordiale.
CAPERS-LRD-z9 appartiene a una classe di galassie compatte e primordiali note come “Little Red Dots”. Queste galassie, scoperte solo nei primi 1,5 miliardi di anni di storia cosmica, hanno un colore rosso intenso e una luminosità inaspettatamente elevata.
I modelli di evoluzione galattica suggerirebbero che in un’epoca così antica le galassie non avrebbero avuto il tempo di formare un numero sufficiente di stelle per spiegare tale luminosità. Questa contraddizione ha portato i ricercatori a considerare una fonte alternativa di energia: un buco nero supermassiccio, che brilla intensamente mentre divora materia e rilascia enormi quantità di energia.
L’analisi spettroscopica e la conferma
Per confermare la presenza di un buco nero primordiale nella galassia CAPERS-LRD-z9, il team di ricerca ha impiegato la spettroscopia. Questa tecnica scompone la luce nelle sue lunghezze d’onda, permettendo agli scienziati di individuare una firma inequivocabile della materia in orbita attorno a un buco nero.
Quando il gas si muove a spirale verso un buco nero, accelera a velocità estreme. La luce proveniente dal gas in allontanamento viene “allungata” verso lunghezze d’onda più rosse, mentre quella del gas che si muove verso di noi viene “compressa” verso lunghezze d’onda più blu. Questo fenomeno è una chiara evidenza di materia che orbita attorno a un buco nero. Come ha affermato Anthony Taylor, “non ci sono molte altre cose che creano questa firma. E questa galassia ce l’ha!”.
Le stime attuali indicano che questo buco nero primordiale ha una massa fino a 300 milioni di volte quella del nostro Sole, una grandezza colossale persino per gli standard dei buchi neri supermassicci. Sorprendentemente, la sua massa equivale a quasi la metà della massa totale di tutte le stelle presenti nella galassia che lo ospita.
Buco nero primordiale: crescita più veloce o massa iniziale maggiore
La recente scoperta del buco nero primordiale nella galassia CAPERS-LRD-z9 sta rivoluzionando la nostra comprensione dell’universo agli albori. Le sue dimensioni colossali, in un’epoca così antica, mettono in discussione i modelli di evoluzione e crescita dei buchi neri supermassicci.
Secondo Steven Finkelstein, coautore dello studio e professore all’Università del Texas, questa scoperta alimenta le prove che i primi buchi neri sono cresciuti a un ritmo significativamente più rapido di quanto si pensasse in precedenza. In alternativa, si potrebbe ipotizzare che fossero già molto più massicci di quanto i modelli teorici prevedessero all’epoca.
Entrambe le ipotesi hanno implicazioni profonde per la fisica cosmologica. L’idea di una crescita accelerata sfida le attuali teorie sulla quantità di materia disponibile per l’accrescimento, mentre l’ipotesi di una massa iniziale maggiore suggerisce che le “sementi” dei buchi neri primordiali fossero già gigantesche, contrariamente a ciò che si credeva.
La galassia ospite, CAPERS-LRD-z9, appartiene alla classe dei “Little Red Dots”, una scoperta sorprendente fatta con i primi dati del JWST. Finkelstein sottolinea come queste galassie compatte e luminose siano ancora un mistero. La loro inaspettata luminosità ha spinto i ricercatori a considerare la presenza di buchi neri supermassicci come fonte di energia, anziché il numero di stelle. Comprendere la loro composizione e i meccanismi di formazione è ora un obiettivo prioritario per gli astronomi, poiché potrebbe svelare i segreti su come si è formato e evoluto l’Universo primordiale.
Questa ricerca è descritta in un articolo pubblicato sul The Astrophysical Journal Letters.
