Il buco nero più antico dell’universo

Il James Webb Space Telescope ha rilevato quello che potrebbe essere il più antico buco nero conosciuto nell’universo decostruendo deboli barlumi di luce dall’alba dei tempi.

Il James Webb Space Telescope (JWST), le cui potenti fotocamere gli consentono di scrutare indietro nel tempo fino alle primissime fasi dell’universo, ha scoperto un buco nero supermassiccio, con una massa di 10 milioni di volte quella del Sole, al centro di una piccola galassia 570 milioni di anni dopo l’inizio dell’universo.

Il mostro cosmico potrebbe essere solo uno degli innumerevoli buchi neri che si sono rimpinzati di dimensioni sempre maggiori durante l’alba cosmica, il periodo che ha avuto inizio circa 100 milioni di anni dopo il Big Bang, quando il giovane universo brillò per un miliardo di anni. Gli astronomi non sono sicuri del perché ci fossero così tanti di questi buchi neri o di come siano diventati così grandi. 

“Questo è il primo che abbiamo trovato in questo redshift (punto nel tempo dopo il Big Bang), ma dovrebbero essercene molti”, ha dichiarato l’autrice principale dello studio Rebecca Larson, un’astrofisica dell’Università del Texas ad Austin. “Ci aspettiamo che questo buco nero non si sia formato di recente, quindi dovrebbero essercene altri più giovani che esistevano prima nell’universo. Abbiamo appena iniziato a studiare questo tempo nella storia cosmica con il JWST, e sono entusiasta di trovarne altri”.

La nascita di un buco nero

I buchi neri nascono dal collasso di stelle giganti e crescono rimpinzandosi incessantemente di gas, polvere, stelle e altri buchi neri. Per alcune delle golose rotture spazio-temporali, l’attrito provoca il riscaldamento del materiale che si muove a spirale nelle fauci dei buchi neri che emettono luce che può essere rilevata dai telescopi, trasformandoli nei cosiddetti nuclei galattici attivi (AGN). Gli AGN più estremi sono i quasar, buchi neri supermassicci che sono miliardi di volte più pesanti del Sole e diffondono i loro bozzoli gassosi con esplosioni di luce trilioni di volte più luminose delle stelle.

Poiché la luce viaggia a una velocità fissa attraverso il vuoto dello spazio, più gli scienziati guardano in profondità nell’universo, più luce remota intercettano e più indietro nel tempo riescono a vedere. Per individuare il buco nero, gli astronomi hanno scansionato il cielo con due telecamere a infrarossi – il Mid-Infrared Instrument (MIRI) e la Near Infrared Camera del JWST – e hanno utilizzato gli spettrografi incorporati nelle telecamere per scomporre la luce nelle sue frequenze componenti.

Decostruendo questi deboli bagliori inviati dai primi anni dell’universo, hanno trovato un picco inaspettato tra le frequenze contenute nella luce, un segno chiave che il materiale caldo attorno a un buco nero stava irradiando deboli tracce di luce attraverso l’universo.

Come i buchi neri si siano formati così improvvisamente nell’universo primordiale rimane un mistero. Gli astronomi sono alla ricerca di buchi neri ancora più giovani, ipotizzati “primordiali”, che si sono formati molto presto – o, secondo alcune teorie, anche prima – del Big Bang.

Ma finora, rimangono sfuggenti.

Ci sono due teorie principali su come tanti buchi neri siano cresciuti così rapidamente dopo il Big Bang: che siano i resti di stelle giganti che si sono formate molto più velocemente di quelle che conosciamo oggi, o che nuvole fluttuanti di gas incredibilmente denso siano collassate improvvisamente per formarsi. 

“Il metodo del collasso diretto dovrebbe iniziare con una quantità maggiore di materia nella galassia che collassa direttamente in un buco nero. È meno probabile, ma ci impiecherebbe meno tempo”, ha detto Larson. 

Più probabilmente, una cosiddetta stella della popolazione III – una categoria di stelle ipotizzate che sono state le prime ad esistere nell’universo ed erano fatte solo di idrogeno ed elio – sia esplosa e abbia lasciato un buco nero circa 200 milioni di anni dopo il Big Bang e “quindi ha accumulato molto materiale abbastanza rapidamente e occasionalmente a un ritmo più veloce che stabile”, per gonfiarsi fino alle dimensioni osservate dai ricercatori, ha spiegato Larson.

I ricercatori ora inizieranno a lavorare a fianco del team che ha costruito MIRI per scansionare una firma ancora più forte della luce proveniente dalla galassia lontana. Quelle emissioni potrebbero contenere ulteriori indizi su come si sia formato il misterioso buco nero al centro della galassia.

Fonte: arXiv