07 Dic 2017 Il Buco Nero Supermassiccio più Antico
Un team di astronomi ha individuato il buco nero supermassiccio più distante mai osservato. Il mostro primordiale si trova al centro di un quasar ultrabrillante, la cui luce è stata emessa solo 690 milioni di anni dopo il Big Bang. Quella luce ha impiegato circa 13 miliardi di anni per raggiungerci, un tempo quasi uguale all’età dell’Universo. Lo studio è stato pubblicato su Nature.
Il buco nero ha una massa di circa 800 milioni di masse solari, un vero gigante per gli standard moderni e un’anomalia nel giovane Universo. “Questo è il solo oggetto che abbiamo osservato di questa epoca”, afferma Robert Simcoe, del Kavli Institute for Astrophysics and Space Research al MIT. “Ha una massa estremamente elevata e a quel tempo l’Universo era ancora così giovane che questa cosa non dovrebbe esistere. L’Universo non era abbastanza evoluto per poter formare un buco nero così grande. È un vero mistero”.
Al mistero del buco nero si aggiunge la particolarità dell’ambiente in cui si è formato: gli scienziati hanno dedotto che il buco nero è nato durante una fase fondamentale dell’Universo, quando il cosmo si trasformò da opaco e dominato da idrogeno neutro ad ambiente in cui cominciarono a risplendere le prime stelle. Man mano che si formavano sempre più stelle e galassie, queste hanno generato sufficiente energia e radiazione da ionizzare l’idrogeno. Questa transizione da idrogeno neutro a idrogeno ionizzato rappresenta un percorso fondamentale nell’Universo, che perdura ancora oggi. Il team ritiene che il buco nero appena scoperto sia esistito in un ambiente che era per metà neutro e per metà ionizzato. “Cioè nel periodo in cui le prime galassie sono emerse dai loro involucri di gas neutro e hanno iniziato a diffondere la loro luce”, afferma Simcoe. “Questa è la misurazione più accurata di quell’epoca remota e un’indicazione di quando si sono accese le prime stelle”.
Il buco nero è stato individuato da Eduardo Bañados, un astronomo del Carnegie Institution for Science, che lo ha scoperto analizzando molteplici survey del lontano Universo. Bañados cercava in particolare quasar, alcuni fra gli oggetti più distanti nell’Universo, che consistono in buchi neri supermassicci che divorano avidamente materiale da un disco circostante. Utilizzando lo strumento Folded-port InfraRed Echellette (FIRE) sul telescopio Magellano in Cile per analizzare vari oggetti interessanti, il team ha identificato un qualcosa di straordinario: un quasar con un redshift di 7,5, la cui luce già brillava attorno a 690 milioni di anni dopo il Big Bang.
Sembra che il quasar appartenga ad un’epoca chiave nella storia dell’Universo. Subito dopo il Big Bang l’Universo assomigliava ad una zuppa cosmica di particelle calde ed estremamente energetiche. Dopo un’epoca, a cui spesso ci si riferisce come età oscura, in cui l’Universo era ricco di idrogeno neutro e privo di sorgenti luminose, si formarono sempre più stelle e galassie, tanto da permettere alla luce di filtrare attraverso la nebbia e di ionizzare l’idrogeno neutro, dando il via all’epoca della reionizzazione.
Il team ritiene che il quasar appena scoperto sia esistito durante questa fondamentale fase di transizione. I ricercatori hanno determinato che una vasta parte dell’idrogeno circostante il quasar è neutro, stimando quindi che a quel tempo, 690 milioni di anni dopo il Big Bang, l’Universo nella sua interezza era probabilmente per metà neutro e per metà ionizzato, e che cominciava ad arricchirsi dello splendore delle stelle. Ma un mistero rimane irrisolto: come faceva ad esistere un buco nero così massiccio agli albori dell’Universo? Si ritiene che i buchi neri crescano per accrescimento o ingurgitando massa dall’ambiente circostante. Buchi neri estremamente grandi, come quello identificato dal team, dovrebbero impiegare ben più di 690 milioni di anni per formarsi, secondo le attuali teorie.
“Se si inizia con un seme come una grande stella, e lo si lascia crescere al tasso teorico massimo possibile, e si parte nel momento del Big Bang, non si otterrà mai qualcosa con 800 milioni di masse solari, è irrealistico”, afferma Simcoe. “Quindi deve esserci un altro meccanismo di formazione. E come accada esattamente, nessuno per ora lo sa”.
[ Barbara Bubbi ]
Rappresentazione artistica del buco nero supermassiccio
Credit: Robin Dienel, Carnegie Institution for Science.
https://phys.org/news/2017-12-scientists-supermassive-black-hole-infant.html
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