Un team di astronomi ha utilizzato il James Webb Space Telescope ( JWST ) per rilevare la coppia più distante di buchi neri in collisione nell’Universo, ciascuno stimato avere una massa pari a 50 milioni di soli, sono stati rilevati a più di 13 miliardi di anni luce di distanza, in un momento appena 740 milioni di anni dopo il Big Bang.
La scoperta della coppia di buchi neri sfida neri la nostra comprensione dell’Universo
Sebbene non siano i buchi neri più grandi o più antichi mai rilevati, la coppia che si sta fondendo è comunque riuscita a crescere in modo importante per un periodo così precoce nella storia dell’Universo, hanno affermato gli autori dello studio in una dichiarazione dell’Agenzia spaziale europea (ESA) .
Questa scoperta sfida ulteriormente le principali teorie della cosmologia, che non riescono a spiegare come gli oggetti nell’infanzia dell’Universo possano divenire così grandi e così velocemente.
“I nostri risultati hanno indicato che la fusione è un percorso importante attraverso il quale i buchi neri possono crescere rapidamente, anche all’alba cosmica“, ha affermato l’autrice principale dello studio Hannah Übler, ricercatrice dell’Università di Cambridge.
“Insieme ad altre scoperte di Webb di buchi neri massicci attivi nell’Universo lontano, i nostri risultati mostrano anche che i buchi neri massicci hanno modellato l’evoluzione delle galassie fin dall’inizio”.
Lo studio
I buchi neri sono oggetti straordinariamente massicci con un’attrazione gravitazionale così forte che nulla, nemmeno la luce, può sfuggirgli. Si pensa che si formino quando stelle massicce collassano nelle esplosioni di supernova e crescono inghiottendo all’infinito gas, polvere, stelle e altra materia nelle galassie che le circondano.
I buchi neri più attivi possono raggiungere lo stato di supermassicci, accumulandosi fino a raggiungere una massa che va da poche centinaia di migliaia a diversi miliardi di volte la massa del Sole.
Uno dei modi principali in cui i buchi neri supermassicci possono raggiungere dimensioni così gigantesche è fondendosi con altri grandi buchi neri nelle galassie vicine, un fenomeno che è stato rilevato in vari tempi e luoghi in tutto l’Universo.
La nuova scoperta è stata possibile grazie all’utilizzo concessione del potente strumento a infrarossi NIRCam di JWST, in grado di rilevare la luce di oggetti antichi su vaste distanze cosmiche e attraverso oscuranti nuvole di polvere.
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno puntato le telecamere a infrarossi del JWST su un noto sistema di buchi neri chiamato ZS7, situato in un’epoca primordiale dell’universo conosciuta come alba cosmica.
Precedenti osservazioni hanno mostrato che il sistema ospita un nucleo galattico attivo, un buco nero supermassiccio al centro della galassia, che emette luce brillante mentre gas caldo e polvere turbinano nelle sue fauci.
Osservazioni dettagliate con JWST hanno rivelato il movimento di una densa nube di gas attorno al buco nero, suggerendo che stesse crescendo attivamente, e hanno anche individuato la posizione approssimativa di un secondo buco nero situato molto vicino, probabilmente in procinto di fondersi con il primo.
“Grazie alla nitidezza senza precedenti delle sue capacità di imaging, Webb ha anche permesso al nostro team di separare spazialmente i due oggetti“, ha spiegato Übler. L’equipe ha attribuito aduno di essi circa 50 milioni di masse solari.
Il secondo buco nero, che è “sepolto” nella densa nube di gas, probabilmente ha una massa simile a quella del suo vicino, ma i ricercatori non sono riusciti ad avere una visione sufficientemente chiara della sua radiazione per dirlo con certezza.
Conclusioni
Questa coppia eccezionalmente antica di buchi neri che si fondono aggiunge ulteriore peso all’idea che essi abbiano avuto un enorme impatto sull’evoluzione delle galassie nell’Universo primordiale, crescendo più velocemente di quanto le attuali teorie della cosmologia possano spiegare.
L’eredità di queste massicce fusioni può essere percepita ancora oggi sotto forma di onde gravitazionali, increspature nel tessuto dello spazio-tempo previste per la prima volta da Albert Einstein e recentemente confermate come una caratteristica onnipresente dell’Universo, che si diffondono attraverso lo spazio quando oggetti massicci come buchi neri e stelle di neutroni si scontrano.
Le increspature rilasciate da questi buchi neri e in collisione sono troppo deboli per essere rilevate dagli attuali rilevatori di onde gravitazionali sulla Terra, hanno aggiunto gli autori dello studio. Tuttavia, i rilevatori di prossima generazione che verranno schierati nello Spazio, come il rilevatore LISA previsto dall’ESA (il cui lancio è previsto per il 2035), dovrebbero essere in grado di rilevare anche le increspature più distanti derivanti dalla fusione dei buchi neri.
I nuovi risultati hanno indicato che le prove di queste antiche fusioni potrebbero essere molto più abbondanti di quanto si pensasse in precedenza. Lo studio è stato pubblicato su Monthly Notice della Royal Astronomical Society.
