Individuato un buco nero supermassiccio risalente all’alba dell’universo

Solo 670 milioni di anni dopo il Big Bang, esisteva un quasar con un mostruoso buco nero al suo interno

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Il quasar più antico con il buco nero supermassiccio più grande

Un quasar è stato scoperto in un angolo buio dello spazio a oltre 13,03 miliardi di anni luce di distanza e contiene nel suo cuore un buco nero supermassiccio 1,6 miliardi di volte più massiccio del Sole.

Soprannominato J0313-1806, il quasar, come lo vediamo, risale a un’epoca in cui l’universo aveva solo 670 milioni di anni, circa il 5% della sua età attuale. A tale distanza, J0313-1806 diventa il detentore del record per il primo buco nero, detronizzando il precedente campione , J1342 + 0928, scoperto nel 2017 che esisteva già quando l’universo aveva solo 690 milioni di anni.

La scoperta, che è stata annunciata durante il 237° Meeting dell’American Astronomical Society, aiuta a far luce su come era l’universo antico. Ma, come come spesso accade in astrofisica, pone ai ricercatori una serie di domande sconcertanti.

I quasar sono oggetti estremamente luminosi, i più luminosi dell’universo. Si trovano al centro delle galassie, ma al loro centro si trova un buco nero supermassiccio, da milioni a miliardi di volte più massiccio del Sole. L’intensa gravità che circonda il buco nero cattura gas e polvere e potenzialmente potrebbe fare a pezzi anche le stelle, lasciando una scia di detriti nel disco che lo circonda. I detriti si muovono a velocità incredibile ed espellono quantità estreme di energia, che gli osservatori sulla Terra possono vedere attraverso lo spettro elettromagnetico come luce intensa.

Ed è luminoso.

J0313-1806, ad esempio, appare 1.000 volte più luminoso dell’intera galassia della Via Lattea.

Gli astronomi sono stati in grado di individuare il quasar utilizzando alcuni osservatori a terra, tra cui l’Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) in Cile, il più grande radiotelescopio del mondo e due osservatori sul Mauna Kea alle Hawaii. Le osservazioni hanno permesso ai ricercatori di confermare la distanza con alta precisione ed esaminare alcune delle proprietà del buco nero supermassiccio al centro del quasar.

I loro calcoli stimano la massa del buco nero a circa 1,6 miliardi di volte quella del Sole. Ma questo pone un problema. Poiché il buco nero non può essere più vecchio di 670 milioni di anni, le teorie tradizionali sulla crescita del buco nero non possono spiegare le sue dimensioni in un periodo di tempo così breve. La nostra attuale comprensione della formazione dei buchi neri implica il collasso delle stelle su se stesse, ma i ricercatori dicono che questo non sarebbe in grado di spiegare perché il buco nero di J0313-1806 sia così enorme.

Affinché il buco nero raggiunga le dimensioni che vediamo con J0313-1806, avrebbe dovuto formarsi grande già almeno 10.000 masse solari“, ha spiegato Xiaohui Fan, un astronomo dell’Università dell’Arizona e coautore di un prossimo articolo che descrive la scoperta. “Ciò sarebbe possibile solo nello scenario di un collasso diretto“.

Questo scenario ipotizza che non sia una stella che collassa in un buco nero, ma siano direttamente grandi quantità di gas idrogeno freddo di una nuvola a collassare. La teoria del collasso diretto è uno dei modi per spiegare perché gli astronomi trovano buchi neri così massicci nell’universo primordiale, ma non è l’unica scoperta significativa per il team.

Utilizzando dati spettrali, il team ipotizza anche che il buco nero supermassiccio stia divorando l’equivalente di 25 stelle come il Sole all’anno, il che significa che sta ancora crescendo. “Questi quasar presumibilmente stanno ancora costruendo i loro buchi neri supermassicci“, ha detto Fan.

Il James Webb Space Telescope, il cui lancio è previsto per il 31 ottobre, potrebbe aiutare a dare agli scienziati un’altra finestra sull’universo primordiale, rivelando come questi enormi mostri supermassicci sono diventati tali.

Il lavoro è stato accettato per la pubblicazione su Astrophysical Journal Letters.