Roma – Scoperto il buco nero supermassiccio più veloce nell’universo primordiale. LID-568, descritto su Nature Astronomy, è stato rilevato da un gruppo interistituzionale di astronomi guidato da Hyewon Suh, dell’International Gemini Observatory/NSF NOIRLab. Gli scienziati hanno utilizzato il James Webb Space Telescope, JWST, per osservare un campione di galassie dal sondaggio legacy COSMOS del Chandra X-ray Observatory. I buchi neri supermassicci esistono al centro della maggior parte delle galassie e i telescopi moderni continuano a osservarli in tempi sorprendentemente precoci nell’evoluzione dell’Universo. È difficile capire come questi buchi neri siano stati in grado di crescere così tanto e così rapidamente. Ma, con la scoperta di un buco nero supermassiccio di piccola massa che si nutre di materiale a un ritmo estremo, osservato appena 1,5 miliardi di anni dopo il Big Bang, gli astronomi hanno ora nuove preziose intuizioni sui meccanismi dei buchi neri in rapida crescita nell’Universo primordiale. Questa popolazione di galassie è molto luminosa nella parte dei raggi X dello spettro, ma è invisibile nell’ottico e nel vicino infrarosso. L’esclusiva sensibilità infrarossa del JWST gli consente di rilevare queste deboli emissioni di controparte. LID-568 si è distinto nel campione per la sua intensa emissione di raggi X, ma la sua posizione esatta non poteva essere determinata dalle sole osservazioni a raggi X, sollevando preoccupazioni circa il corretto centraggio del bersaglio nel campo visivo del JWST. Quindi, anziché usare la tradizionale spettroscopia a fessura, gli scienziati di supporto alla strumentazione del JWST hanno suggerito che il gruppo di Suh utilizzasse lo spettrografo a campo integrale sul NIRSpec del JWST. Questo strumento può ottenere uno spettro per ogni pixel nel campo visivo dello strumento anziché essere limitato a una stretta fetta. “A causa della sua natura debole, la rilevazione di LID-568 sarebbe impossibile senza JWST. L’utilizzo dello spettrografo a campo integrale è stato innovativo e necessario per ottenere la nostra osservazione”, ha affermato Emanuele Farina, astronomo dell’International Gemini Observatory/NSF NOIRLab e coautore dello studio. Il NIRSpec di JWST ha permesso alla squadra di astronomi di ottenere una visione completa del loro obiettivo e della regione circostante, portando all’inaspettata scoperta di potenti deflussi di gas attorno al buco nero centrale. La velocità e le dimensioni di questi deflussi hanno portato il gruppo di ricerca a dedurre che una frazione sostanziale della crescita di massa di LID-568 potrebbe essersi verificata in un singolo episodio di rapido accrescimento. “Questo risultato fortuito ha aggiunto una nuova dimensione alla nostra comprensione del sistema e ha aperto entusiasmanti strade per l’indagine”, ha detto Suh. Gli astronomi hanno scoperto che LID-568 sembra nutrirsi di materia a una velocità 40 volte superiore al suo limite di Eddington. Questo limite è correlato alla luminosità massima che un buco nero può raggiungere, nonché alla velocità con cui può assorbire materia, in modo che la sua forza gravitazionale verso l’interno e la pressione verso l’esterno generate dal calore della materia compressa e in caduta rimangano in equilibrio. Quando la luminosità di LID-568 è stata calcolata come molto più alta di quanto teoricamente possibile, la squadra di ricerca ha capito di avere qualcosa di straordinario nei suoi dati. “Questo buco nero sta facendo un banchetto”, ha commentato Julia Scharwächter, astronoma e coautrice dell’International Gemini Observatory/NSF NOIRLab. “Questo caso estremo dimostra che un meccanismo di alimentazione rapida al di sopra del limite di Eddington è una delle possibili spiegazioni del perché vediamo questi buchi neri molto pesanti così presto nell’Universo”, ha continuato Scharwächter. I risultati forniscono nuove intuizioni sulla formazione di buchi neri supermassicci da ‘semi’ di buchi neri più piccoli, che le attuali teorie suggeriscono derivino dalla morte delle prime stelle dell’Universo o dal collasso diretto di nubi di gas. Finora, queste teorie non avevano avuto conferma osservativa. “La scoperta di un buco nero in accrescimento super-Eddington suggerisce che una parte significativa della crescita di massa può verificarsi durante un singolo episodio di alimentazione rapida, indipendentemente dal fatto che il buco nero abbia avuto origine da un seme leggero o pesante”, ha dichiarato Suh. La scoperta di LID-568 dimostra anche che è possibile che un buco nero superi il suo limite di Eddington e fornisce la prima opportunità agli astronomi di studiare come ciò avviene. È possibile che i potenti deflussi osservati in LID-568 possano agire come una valvola di rilascio per l’energia in eccesso generata dall’accrescimento estremo, impedendo al sistema di diventare troppo instabile. Per indagare ulteriormente i meccanismi in gioco, la squadra di scienziati sta ora pianificando osservazioni di follow-up con JWST. (30Science.com)
