Webb ha misurato un buco nero di 13 miliardi di anni — esisteva prima della sua galassia

Il buco nero nella galassia Abell2744-QSO1 ha una massa di 50 milioni di soli. La galassia che lo ospita contiene il resto. Quel rapporto contraddice tutti i modelli che gli astronomi possiedono: in qualsiasi galassia osservabile oggi, il buco nero centrale rappresenta una frazione minima della massa stellare totale. Qui, il buco nero è i due terzi di tutto.

Questo squilibrio ha una spiegazione precisa, e quella spiegazione sovverte il modo in cui gli astronomi hanno pensato alla coevoluzione tra galassie e buchi neri. Il team ha misurato la metallicità della galassia — la concentrazione di elementi più pesanti di idrogeno ed elio, prodotti dalle stelle nel corso della loro vita — e l’ha trovata inferiore a mezzo punto percentuale rispetto a quella del Sole. Quel valore quasi nullo significa che pochissime stelle avevano vissuto e terminato la loro esistenza in questa galassia nel momento in cui Webb l’ha osservata. Il buco nero era già enorme in quella che era, in sostanza, una galassia vergine appena nata.

Il risultato è reso possibile da una tecnica che Webb consente di impiegare per la prima volta. Cartografando il moto e la composizione del gas in orbita nelle vicinanze del buco nero — un plasma riscaldato che cade verso l’interno a velocità misurabili — il team guidato da Roberto Maiolino all’Università di Cambridge ha calcolato la massa in modo diretto, senza ricorrere ad approssimazioni teoriche. È la prima misura diretta della massa di qualsiasi buco nero nel corso del primo miliardo di anni di esistenza dell’universo.

Letture consigliateIl buco nero J1007+3540 si risveglia dopo 100 milioni di anni

Il modello cosmologico standard sostiene che le galassie e i loro buchi neri centrali crescano insieme nel corso di miliardi di anni, alimentandosi reciprocamente attraverso fusioni, flussi di gas e cicli di retroazione stellare. Abell2744-QSO1 rompe questo schema. La galassia è troppo primitiva e troppo piccola rispetto al suo buco nero perché i due si siano evoluti in sincronia. Qualcosa ha seminato questo buco nero molto presto — forse il collasso diretto di un’enorme nube di gas primordiale, o un buco nero nato dalla prima generazione di stelle giganti — e la galassia è cresciuta attorno a esso in seguito.

Il risultato non è definitivo. Un unico oggetto a distanza estrema, misurato in condizioni osservative eccezionali, non basta a riscrivere d’emblée la teoria della formazione galattica. Il team di Cambridge osserva che la misura dipende da ipotesi sulla geometria del disco di gas che circonda il buco nero, e che le osservazioni di Webb non possono risolvere completamente le scale più piccole vicino all’orizzonte degli eventi. Oggetti aggiuntivi a distanze simili sono necessari per una conferma indipendente.

Quegli oggetti stanno arrivando. I programmi di Webb focalizzati su addensamenti galattici noti come l’ammasso Abell2744 forniranno il campione necessario. Il team di Maiolino sta già analizzando ulteriori candidati nello stesso campo. Il primo censimento diretto delle masse dei buchi neri nel primo miliardo di anni dopo il Big Bang è ora in corso.

Tag: astronomia

Contenuti simili

I buchi neri più pesanti nascono dalla fusione di altri buchi neri

James Webb mappa 164.000 galassie e rivela la ragnatela cosmica dell’universo giovane

La Galassia Infinito: una collisione cosmica che forgia una nuova comprensione della genesi dei buchi neri

Il buco nero della Via Lattea soffia un vento da almeno 20.000 anni

Webb ha trovato una galassia molte volte più massiccia della Via Lattea che non ruota

Gli Hard Disk Fantasma del Cosmo: Perché i Buchi Neri Giganti sono Fatti d’Aria