I buchi neri supermassicci provengono da pesanti “semi” cosmici


Il James Webb Space Telescope (JWST) ha aperto un'affascinante finestra sull'Universo primordiale consentendo a un team di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) di osservare la luce emanata dalle stelle che circondano alcuni dei primi buchi neri supermassicci. Queste osservazioni, effettuate da stelle nelle galassie che ospitano antichi quasar, offrono informazioni cruciali sulla rapida crescita di questi titani cosmici.

Una finestra sugli inizi dell'Universo

I buchi neri supermassicci nel cuore delle galassie affascinano gli scienziati da decenni. Ma la loro formazione e crescita rimangono enigmi. Come hanno potuto questi giganteschi oggetti raggiungere masse equivalenti a milioni o addirittura miliardi di soli in così poco tempo dopo il Big Bang? Anche la questione fondamentale se i buchi neri si siano sviluppati prima o dopo le galassie che li ospitano rimane senza risposta.

Le osservazioni effettuate dal team del MIT hanno fornito alcune risposte esaminando la luce proveniente dalle stelle nelle galassie che circondano i buchi neri supermassicci. Più precisamente, hanno potuto osservare sei antichi quasar che sono tra gli oggetti più luminosi dell'Universo, eclissando persino la luce di tutte le stelle nelle galassie circostanti.

I quasar sono alimentati dall'enorme quantità di materiale risucchiata dai buchi neri supermassicci, formando un disco di accrescimento luminoso. Tuttavia, la luce stellare delle galassie ospiti è solitamente eclissata dalla luminosità dei quasar, rendendo difficile la distinzione tra le due sorgenti luminose. Grazie all'elevata sensibilità e risoluzione del telescopio James Webbil team del MIT, invece, è riuscito a separare la luce delle stelle delle galassie dal bagliore luminoso dei quasar.

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buchi neri delle quasar
Illustrazione di un quasar nel cuore di una galassia attiva. Crediti: NASA/JPL-Caltech

Una rivelazione sulla crescita precoce dei buchi neri

I ricercatori hanno poi scoperto che i buchi neri supermassicci avevano delle masse attorno dieci volte più piccoli di quelli delle stelle che li circondano. Questa scoperta suggerisce che i buchi neri abbiano si espansero più velocemente delle galassie ospiti stesse.

Se questi oggetti fossero cresciuti contemporaneamente o dopo la formazione delle stelle e delle galassie, ci aspetteremmo infatti che la loro massa fosse più vicina a quella delle stelle circostanti. Il fatto che abbiano una massa molto più piccola suggerisce quindi che potrebbero aver acquisito la loro massa in modo significativo prima che le galassie che le ospitavano si espandessero in modo massiccio.

Ciò mette in discussione la nostra precedente comprensione dell’evoluzione delle galassie e dei buchi neri supermassicci. Sembra infatti che queste ultime abbiano preso un vantaggio nella loro crescita, formando enormi “semi” ancor prima che le galassie che le ospitano si siano completamente sviluppate.

Questa conclusione scioccante solleva nuove domande sui meccanismi di crescita di questi oggetti e delle galassie che li ospitano. Perché alcuni buchi neri sono riusciti a crescere così rapidamente e a raggiungere masse colossali nelle prime fasi dell’Universo? Quali sono i processi fisici sottostanti che hanno permesso a questi “semi” di svilupparsi così presto?

I risultati di questo studio aprono nuove prospettive sulla nostra comprensione della formazione e dell’evoluzione delle galassie e dei buchi neri. Mostrano che le prime fasi dell’Universo erano molto più dinamiche e complesse di quanto si pensasse in precedenza. Continuando a studiare questi oggetti misteriosi, potremmo essere in grado di chiarire i misteri fondamentali dell'Universo primordiale.

I dettagli dello studio sono pubblicati in Il diario astrofisico.

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