Secondo la stima attualmente ritenuta più accurata l’universo per come lo conosciamo ebbe inizio 13,77 miliardi di anni fa, l’evento noto come Big Bang. Il buco nero trovato da un team di ricercatori al centro di GN-z11, una galassia pari per dimensioni ad appena un centesimo della nostra Via Lattea, è di poco più giovane: avrebbe 13,3 miliardi di anni e la sua massa dell’ordine di centinaia di milioni di volte il Sole costituisce un enigma.
Questo buco nero supermassiccio risalente agli albori dell’universo sta letteralmente mangiando fino alla morte la galassia che lo ospita. Tutti i buchi neri divorano materiale dalla propria galassia per alimentare la crescita, ma si è scoperto che l’oggetto della ricerca pubblicata su Nature divora la materia molto più vigorosamente rispetto ai suoi simili di ere successive.
Nel 2023 il telescopio Webb aveva scoperto un buco nero risalente a 570 milioni di anni dopo il Big Bang
I buchi neri stellari sono generati dal collasso di una stella giunta al punto in cui la produzione di energia non è più sufficiente a contrastare la forza di gravità, che prende quindi il sopravvento con effetti catastrofici. È necessario che la stella disponga di massa sufficiente affinché si evolva allo stadio di buco nero, ovvero 1,4 volte il Sole (il limite di Chandrasekhar). Tuttavia questa non può essere l’origine dei buchi neri supermassicci osservati al centro di tante galassie perché non avrebbero avuto il tempo di accrescere le proprie dimensioni fino a quel punto, in base all’età dell’universo.
“È molto presto nell’universo per vedere un buco nero così massiccio, quindi dobbiamo considerare altri modi in cui potrebbero formarsi” spiega Roberto Maiolino del Cavendish Laboratory e del Kavli Institute of Cosmology di Cambridge. “Le galassie più antiche erano estremamente ricche di gas, come una sorta di buffet per i buchi neri”.
Al momento della sua scoperta, grazie al telescopio spaziale Hubble, GN-z11 era la galassia più lontana mai osservata
I buchi neri per la loro stessa natura non possono essere osservati direttamente ma è possibile individuarne gli effetti, a partire dall’influenza gravitazionale sulle stelle nelle vicinanze (come osservabile in Sagittarius A*, il buco nero al centro della nostra galassia) al bagliore rivelatore del disco di accrescimento, causato dal gas e dalle polveri vorticanti divenuti estremamente caldi e che irradia energia nelle gamme dello spettro elettromagnetico, dall’infrarosso all’ultravioletto.
Il materiale del disco di accrescimento proviene dalla galassia di cui il buco nero fa parte, in primis dalle stelle. Ma quando i buchi neri consumano troppo gas, lo spingono via come un vento ultraveloce che potrebbe interferire con il processo di formazione stellare fino anche a bloccarlo uccidendo lentamente la galassia, ma segnando in questo modo anche la fine del buco nero stesso, privato della sua “fonte di cibo”. Questo rischio è ancora maggiore in una galassia di piccole dimensioni come GN-z11.
Una nuova era per la comprensione dell’universo
Secondo Maiolino il James Webb Space Telescope sta consentendo enormi progressi nella comprensione dell’universo, persino oltre le sue aspettative: “È una nuova era: il balzo gigantesco nella sensibilità, soprattutto nell’infrarosso, è tale che è come passare dal telescopio di Galileo a un telescopio moderno da un giorno all’altro. Prima che Webb fosse online, pensavo forse l’universo non si sarebbe mostrato così interessante rispetto a ciò che potevamo vedere con il telescopio spaziale Hubble. Ma non è affatto così: l’universo si è rivelato alquanto generoso in quello che ci ha finora mostrato, ed è solo l’inizio.”
Secondo il ricercatore la sensibilità di JWST consentirà a breve e medio termine di individuare buchi neri ancora più antichi, con la speranza che con future osservazioni li si possano studiare nelle fasi primigenie della loro esistenza, in modo da poter comprendere la loro genesi, se per esempio nascano già grandi, ipotesi al momento prevalentemente ma non dimostrata, oppure in qualche modo crescano più velocemente di quanto finora ritenuto possibile.
Fonte: A small and vigorous black hole in the early Universe, Nature (17 gennaio 2024)
