Quasar solitari nell’universo primordiale: l'ultima scoperta del telescopio James Webb

Utilizzando il Telescopio Spaziale James Webb (JWST) , gli astronomi hanno compiuto una straordinaria scoperta osservando indietro nel tempo di 13 miliardi di anni , individuando quasar alimentati da buchi neri supermassicci in ambienti sorprendentemente isolati. Questi risultati sono sorprendenti perché, secondo le teorie attuali, i buchi neri in ambienti isolati dovrebbero avere difficoltà ad accumulare abbastanza materia per crescere fino a diventare supermassicci, specialmente solo poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang . La scoperta solleva nuovi interrogativi su come alcuni buchi neri siano riusciti a raggiungere masse pari a milioni o addirittura miliardi di volte quella del Sole quando l’universo aveva meno di un miliardo di anni.

Il team di scienziati ha utilizzato il JWST per studiare gli ambienti circostanti cinque dei quasar più antichi conosciuti, risalenti a quando l’universo aveva tra 600 e 700 milioni di anni . Le osservazioni hanno rivelato una grande varietà negli ambienti dei quasar. Alcuni erano situati in regioni densamente popolate, come ci si aspettava, ma altri si trovavano in aree scarsamente popolate, “ dispense vuote ”, dove sembrerebbe improbabile che i buchi neri potessero ottenere abbastanza materia per crescere così rapidamente.

Anna-Christina Eilers , professoressa assistente di fisica presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT) , ha sottolineato: “Contrariamente a quanto si pensava, abbiamo scoperto che questi quasar non si trovano necessariamente nelle regioni più dense dell’universo primordiale. Alcuni sembrano essere letteralmente nel mezzo del nulla .” Questo rende difficile spiegare come questi buchi neri supermassicci siano cresciuti così tanto senza avere grandi riserve di gas e polvere a cui attingere.

I buchi neri supermassicci si trovano generalmente nei nuclei galattici attivi (AGN) , ambienti ricchi di gas turbolento che alimentano la loro crescita. La loro immensa gravità attira gas e polvere, che formano dischi appiattiti attorno ai buchi neri, generando una luminosità che può superare quella delle stelle nelle galassie ospitanti. Questi quasar , che possono essere trilioni di volte più luminosi del Sole , rappresentano uno degli oggetti più brillanti e potenti dell’universo.

Tuttavia, i buchi neri supermassicci richiedono un costante afflusso di gas e polvere per mantenere il loro accrescimento e la loro luminosità. Questo “servizio di consegna” deve funzionare in modo continuo affinché i buchi neri possano crescere e brillare così intensamente.

Per esplorare meglio gli ambienti di questi quasar, il team ha utilizzato il JWST tra agosto 2022 e giugno 2023 , selezionando cinque regioni attorno ai quasar e creando mosaici di immagini per ogni campo osservato. Utilizzando le lunghezze d’onda della luce, hanno determinato se la luce proveniva da galassie vicine al quasar e quanto distanti fossero queste galassie dal brillante nucleo centrale del quasar.

Questa scoperta mette in discussione le attuali teorie sulla crescita dei buchi neri supermassicci e persino sulla formazione delle galassie . Si ritiene che l’evoluzione dell’universo primordiale sia guidata dalla rete cosmica formata da materia oscura , che funge da struttura portante per l’attrazione di gas e polvere. Questi filamenti cosmici avrebbero guidato la materia verso regioni sovraddensate, dove si formavano le prime galassie e dove ci si sarebbe aspettati di trovare i primi quasar. Tuttavia, la scoperta di quasar isolati sfida questa visione, suggerendo che i processi di crescita dei buchi neri e delle galassie potrebbero essere più complessi e diversificati di quanto precedentemente ipotizzato.