Un Mostruoso Buco Nero all’Alba del Cosmo

26 Giu 2020 Un Mostruoso Buco Nero all’Alba del Cosmo

Gli astronomi hanno scoperto il buco nero più massiccio risalente a oltre 13 miliardi di anni fa. L’impressionante oggetto ha una massa equivalente a un miliardo e mezzo di Soli e si trova al centro del quasar J1007+2115. La scoperta sfida le teorie attuali relative alla formazione dei buchi neri giganti in tempi così remoti della storia universale.

I quasar sono oggetti estremamente energetici e luminosi che risiedono nel cuore delle grandi galassie, formati da un buco nero supermassiccio circondato da un disco brillante di materiale, che viene via via divorato dal buco nero. La luminosità dei quasar è dovuta alla voracità dei buchi neri giganti nei nuclei galattici. Man mano che il buco nero ingoia materia, il disco di accrescimento circostante emette quantità incredibili di energia. L’oggetto appena scoperto, chiamato con il termine hawaiano di Pōniuāʻena, è il quasar più distante, e quindi il più giovane, ad ospitare un buco nero con massa superiore a un miliardo di masse solari. La luce proveniente da Pōniuāʻena impiega ben 13,02 miliardi di anni per raggiungere la Terra: ha iniziato il suo viaggio 700 milioni di anni dopo il Big Bang! “È il mostro più primordiale di questo genere tra quelli conosciuti”, spiega Jinyi Yang dell’University of Arizona, primo autore dello studio pubblicato su Astrophysical Journal Letters. “La tempistica è troppo ridotta perché questo oggetto abbia potuto crescere a partire da un piccolo buco nero, raggiungendo le dimensioni enormi che osserviamo”.

Rimane ancora un mistero come abbiamo fatto alcuni buchi neri supermassicci a raggiungere stazze gigantesche quando l’Universo era ancora giovane. “Questa scoperta rappresenta la sfida più grande ad oggi per le teorie di formazione e di crescita dei buchi neri nell’Universo primordiale”, spiega il coautore Xiaohui Fan. Secondo gli attuali modelli cosmologici, è praticamente impossibile che un buco nero così immenso si sia formato così presto, a partire da un piccolo buco nero derivante dal collasso di una stella massiccia. I ricercatori ritengono che il buco nero si sia formato da un “seme” contenente già una massa equivalente a diecimila soli, appena 100 milioni di anni dopo il Big Bang.

Pōniuāʻena è stato scoperto grazie a una ricerca sistematica dei quasar più distanti del cosmo tramite vari telescopi. Una volta individuato un possibile quasar nei dati, il team lo ha osservato con il telescopio Gemini North e il Keck Observatory, a Maunakea, Hawaii. Il telescopio Magellano in Cile ha confermato l’esistenza dell’oggetto. La scoperta di un quasar già presente all’alba del cosmo può fornire ai ricercatori indizi importanti sul periodo in cui l’Universo era giovane e molto differente da quello attuale. “Dopo il Big Bang l’Universo era molto freddo, privo di stelle e di luce”, spiega Fan. “Ci sono voluti da 300 a 400 milioni di anni perché apparissero le prime stelle e galassie, che in seguito hanno iniziato a riscaldare l’Universo”.

Subito dopo il Big Bang l’Universo assomigliava a 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 iniziarono a formare stelle e galassie, sino a permettere alla luce di filtrare attraverso la nebbia per ionizzare l’idrogeno neutro, dando origine all’epoca della reionizzazione. La scoperta di un quasar come Pōniuāʻena in un’epoca così remota è un grande passo avanti per la comprensione del processo di reionizzazione, nonchè della formazione dei primi buchi neri e delle prime galassie massicce. “Sembra che il quasar sia stato individuato proprio a metà di quel periodo”, aggiunge Fan. “E il fatto che possiamo osservare questi oggetti ci aiuta a dedurre ciò che è avvenuto durante quell’epoca primordiale”. Il quasar più distante mai scoperto, chiamato J1342+0928, è poco più vecchio rispetto a Pōniuāʻena, risalendo a un periodo in cui l’Universo aveva appena 690 milioni di anni.

Nell’immagine rappresentazione artistica del quasar
Image: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld

https://uanews.arizona.edu/story/astronomers-discover-monster-quasar-early-universe

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