Roma – Avvistato, nell’Universo primordiale, un enorme buco nero che faceva un “pisolino” dopo aver mangiato troppo. Descritta su Nature, la scoperta si deve a un gruppo internazionale di astronomi, guidato dall’Università di Cambridge, che ha utilizzato il telescopio spaziale James Webb della NASA/ESA/CSA per rilevare questo buco nero nell’universo primordiale, appena 800 milioni di anni dopo il Big Bang. Il buco nero è enorme, 400 milioni di volte la massa del Sole, il che lo rende uno dei buchi neri più massicci scoperti da Webb a questo punto dello sviluppo dell’Universo. Il buco nero è così grande che costituisce circa il 40% della massa totale della sua galassia ospite: in confronto, la maggior parte dei buchi neri nell’Universo locale sono circa lo 0,1% della massa della loro galassia ospite. Tuttavia, nonostante le sue dimensioni, questo buco nero sta mangiando, o accumulando, il gas di cui ha bisogno per crescere a un ritmo molto lento, circa 100 volte al di sotto del suo limite massimo teorico, rendendolo sostanzialmente dormiente.
Un buco nero così sovramassiccio, ma che non sta crescendo, sfida i modelli esistenti su come si sviluppano i buchi neri. Tuttavia, i ricercatori affermano che lo scenario più probabile è che i buchi neri attraversino brevi periodi di crescita ultraveloce, seguiti da lunghi periodi di dormienza. Quando i buchi neri “sonnecchiano”, sono molto meno luminosi, il che li rende più difficili da individuare, persino con telescopi altamente sensibili come Webb. I buchi neri non possono essere osservati direttamente, ma vengono invece rilevati dal bagliore rivelatore di un disco di accrescimento vorticoso, che si forma vicino ai bordi del buco nero. Il gas nel disco di accrescimento diventa estremamente caldo e inizia a brillare e a irradiare energia nella gamma ultravioletta.
“Sebbene questo buco nero sia dormiente, le sue enormi dimensioni hanno reso possibile la sua rilevazione”, ha affermato Ignas Juodžbalis, del Kavli Institute for Cosmology di Cambridge e autore principale dello studio. “Il suo stato dormiente ci ha permesso di scoprire anche la massa della galassia ospite”, ha continuato Juodžbalis. “L’universo primordiale è riuscito a produrre alcuni mostri assoluti, persino in galassie relativamente piccole”, ha proseguito Juodžbalis. Secondo i modelli standard, i buchi neri si formano dai resti collassati di stelle morte e accrescono materia fino a un limite previsto, noto come limite di Eddington, in cui la pressione della radiazione sulla materia supera l’attrazione gravitazionale del buco nero. Tuttavia, le dimensioni di questo buco nero suggeriscono che i modelli standard potrebbero non spiegare adeguatamente come questi mostri si formano e crescono. “È possibile che i buchi neri ‘nascano grandi’, il che potrebbe spiegare perché Webb ha individuato enormi buchi neri nell’universo primordiale”, ha aggiunto Roberto Maiolino, del Kavli Institute e del Cavendish Laboratory di Cambridge e coautore dello studio. “Ma – ha precisato Maiolino – un’altra possibilità è che attraversino periodi di iperattività, seguiti da lunghi periodi di dormienza”. Lavorando con colleghi italiani, i ricercatori di Cambridge hanno condotto una serie di simulazioni al computer per modellare come questo buco nero dormiente abbia potuto crescere fino a raggiungere dimensioni così enormi così presto nell’Universo.
Gli scienziati hanno scoperto che lo scenario più probabile è che i buchi neri possano superare il limite di Eddington per brevi periodi, durante i quali crescono molto rapidamente, seguiti da lunghi periodi di inattività. I ricercatori ritengono che buchi neri come questo probabilmente mangino per cinque o dieci milioni di anni e dormono per circa 100 milioni di anni. “Sembra controintuitivo spiegare un buco nero dormiente con periodi di iperattività, ma queste brevi esplosioni gli permettono di crescere rapidamente mentre trascorre la maggior parte del tempo a dormire”, ha sottolineato Maiolino. Poiché i periodi di dormienza sono molto più lunghi dei periodi di crescita ultraveloce, è in questi periodi che gli astronomi hanno maggiori probabilità di rilevare i buchi neri. “Questo è stato il primo risultato che ho ottenuto come parte del mio dottorato di ricerca e mi ci è voluto un po’ per apprezzare quanto fosse straordinario”, ha commentato Juodžbalis. “Solo quando ho iniziato a parlare con i miei colleghi del lato teorico dell’astronomia sono stato in grado di vedere il vero significato di questo buco nero”, ha notato Juodžbalis. A causa della loro bassa luminosità, i buchi neri dormienti sono più difficili da rilevare per gli astronomi, ma i ricercatori affermano che questo buco nero è quasi certamente la punta di un iceberg molto più grande, se i buchi neri nell’Universo primordiale trascorrono la maggior parte del loro tempo in uno stato dormiente. “È probabile che la stragrande maggioranza dei buchi neri là fuori si trovi in questo stato dormiente: sono sorpreso che ne abbiamo trovato uno, ma sono emozionato al pensiero che potremmo trovarne molti altri”, ha concluso Maiolino.(30Science.com)
