Scoperta di un buco nero supermassiccio nell’universo primordiale: una sfida alle teorie correnti
Scoperta di un buco nero supermassiccio nell’universo primordiale: una sfida alle teorie correntiUn team di astronomi ha scoperto il buco nero più distante mai osservato in raggi X, situato nella galassia UHZ1, a oltre 13 miliardi di anni luce di distanza. I dati raccolti dal Chandra X-ray Observatory e dal James Webb Space Telescope suggeriscono che il buco nero fosse massiccio alla nascita, mettendo in discussione le teorie attuali sui buchi neri supermassicci dell’universo primordiale.
La scoperta del buco nero più distante
Un indicatore fondamentale della crescita di un buco nero supermassiccio – l’emissione di raggi X – è stato individuato in una galassia estremamente lontana. Questa galassia, UHZ1, si trova a 13,2 miliardi di anni luce di distanza, osservata quando l’universo aveva solo il 3% della sua età attuale.
La collaborazione tra il Chandra X-ray Observatory e il James Webb Space Telescope
Il Chandra X-ray Observatory della NASA e il James Webb Space Telescope hanno unito le forze per fare questa scoperta. Questa è considerata la migliore evidenza fino ad oggi che alcuni buchi neri primordiali si siano formati da massicce nubi di gas.
Implicazioni della scoperta
La distanza galattica e le osservazioni
Il buco nero estremamente distante si trova nella galassia UHZ1, nella direzione dell’ammasso di galassie Abell 2744. L’ammasso di galassie si trova a circa 3,5 miliardi di anni luce dalla Terra. Tuttavia, i dati di Webb rivelano che UHZ1 è molto più lontana di Abell 2744. A circa 13,2 miliardi di anni luce di distanza, UHZ1 è vista quando l’universo aveva solo il 3% della sua età attuale.
La lente gravitazionale e il rilevamento dei raggi X
Grazie a oltre due settimane di osservazioni con Chandra, i ricercatori sono stati in grado di rilevare l’emissione di raggi X da UHZ1 – un segnale distintivo di un buco nero supermassiccio in crescita al centro della galassia. Il segnale dei raggi X è estremamente debole e Chandra è stato in grado di rilevarlo – anche con questa lunga osservazione – grazie al fenomeno noto come lente gravitazionale che ha amplificato il segnale di un fattore quattro.
Le tecniche di imaging e l’orientamento
Le parti viola dell’immagine mostrano i raggi X provenienti da grandi quantità di gas caldo in Abell 2744. L’immagine infrarossa mostra centinaia di galassie nell’ammasso, insieme a poche stelle in primo piano. Gli ingrandimenti si concentrano su una piccola area centrata su UHZ1. Il piccolo oggetto nell’immagine di Webb è la galassia distante UHZ1 e il centro dell’immagine di Chandra mostra i raggi X provenienti da materiale vicino al buco nero supermassiccio al centro di UHZ1. La grande dimensione della sorgente di raggi X rispetto alla vista infrarossa della galassia è dovuta al fatto che rappresenta la dimensione più piccola che Chandra può risolvere. I raggi X provengono effettivamente da una regione molto più piccola della galassia.
Il significato della scoperta
Questa scoperta è importante per capire come alcuni buchi neri supermassicci – quelli che contengono fino a miliardi di masse solari e risiedono nei centri delle galassie – possano raggiungere masse colossali poco dopo il Big Bang. Si formano direttamente dal collasso di massicce nubi di gas, creando buchi neri che pesano tra circa diecimila e centomila soli? O provengono da esplosioni delle prime stelle che creano buchi neri che pesano solo tra circa dieci e cento soli?
Risultati della ricerca e implicazioni teoriche
Il team di astronomi ha trovato forti prove che il buco nero appena scoperto in UHZ1 sia nato massiccio. Stimano che la sua massa sia compresa tra 10 e 100 milioni di soli, basandosi sulla luminosità e l’energia dei raggi X. Questo intervallo di massa è simile a quello di tutte le stelle nella galassia in cui vive, il che è in netto contrasto con i buchi neri nei centri delle galassie nell’universo vicino che di solito contengono solo circa un decimo di un percento della massa delle stelle della loro galassia ospite.
Ricerca in corso e collaborazione
I ricercatori prevedono di utilizzare questo e altri risultati che arrivano da Webb e quelli che combinano dati da altri telescopi per completare un quadro più ampio dell’universo primordiale.