James Webb osserva un buco nero voracissimo, che va ben oltre quanto previsto dalla teoria
Di buchi neri voraci se ne conoscono numerosi, ma LID-568, recentemente osservato dal telescopio James Webb, sembra superarli tutti. La rapidità con cui divora materia è ben 40 volte superiore ai limiti previsti teoricamente.
Quando si sono formati i primi buchi neri? Si sono formati tutti allo stesso modo? Come si sono evoluti col passare del tempo?...è lunga la lista di domande a cui gli astronomi stanno cercando di dare risposta.
Per trovare queste risposte serve uno sforzo congiunto tra osservazioni e teoria. Le osservazioni danno ai teorici indicazioni su cosa i loro modelli devono riuscire a riprodurre; dai modelli scaturiscono proprietà che richiedono conferme osservative per testare la propria correttezza.
In tema di buchi neri, sono diversi i programmi cui obiettivo è la ricerca dei primi buchi neri, cioè i primi ad essersi formati dopo il Big Bang.
Dove cercare i primi buchi neri
La ricerca dei primi buchi neri viene fatta all’interno delle prime galassie formatesi dopo il Big Bang.
Ricordando che il buco nero è la fase finale dell’evoluzione di una stella di grande massa, le stelle progenitrici dei primi buchi neri le si cerca dentro le prime galassie.
Tuttavia, si tratta di una ricerca non facile. Le prime galassie che si sono formate dopo il Big Bang sono le più lontane dalla Terra, a motivo dell’espansione dell’Universo. Questo significa che sono estremamente deboli, richiedono i telescopi più grandi per poter essere scovate e studiate.
Ma non solo. Essendo le più lontane, sono anche quelle che si stanno allontanando dalla Terra più velocemente. Pertanto, la loro luce è fortemente spostata verso il rosso, per effetto Doppler legato al loro allontanamento.
Per trovare e studiare queste galassie servono, non solo telescopi molto potenti ma anche telescopi molto sensibili alla luce infrarossa.
Chi meglio del telescopio James Webb riesce ad unire tutte e due queste proprietà. E’ il più potente telescopio infrarosso attualmente in funzione.
Cosa ha scovato James Webb
Il telescopio spaziale è riuscito a trovare una lontanissima galassia nana nell’Universo primordiale. Si tratta di una galassia che si è formata circa 1 miliardo e mezzo di anni dopo il Big Bang, cioè quando l’Universo aveva solo il 10% della sua attuale età.
Dentro questa galassia è stato osservato un buco nero super massiccio, quindi uno di quelli più interessanti per la comprensione della formazione dei primi buchi neri e della loro evoluzione.
Questo buco nero si chiama LID-568 ed ha una caratteristica unica, divora materia ad una velocità 40 volte maggiore di quanto previsto teoricamente.
Il disco di accrescimento è l’unica componente visibile del buco nero. Infatti, la stella di neutroni (il buco nero vero e proprio) rimane sempre invisibile. Il disco invece, a motivo della sua elevatissima luminosità, è visibile in tutto lo spettro elettromagnetico fino alla banda dei raggi X.
Il buco nero LID-568 era stato rivelato già dal satellite Chandra, un satellite per l’osservazione nella banda X, in seno al programma Chandra X-ray Observatory’s COSMOS legacy Survey. Tuttavia, non era stata compresa la sua vera natura di buco nero.
E’ stato James Webb, grazie alla sua elevatissima sensibilità all’infrarosso, a rilevare la debolissima emissione infrarossa del disco di accrescimento (quest'ultimo molto più brillante nella banda X), facendo scoprire agli astronomi che si trattava di un buco nero.
Perché è una scoperta importante
Lo studio di questo neo scoperto buco nero contribuirà a capire quale sia più credibile tra due possibili scenari proposti per la formazione dei buchi neri super massicci.
Secondo un primo scenario i buchi neri del giovane universo si formerebbero dall’esplosione di supernova delle prime stelle formatesi nell’Universo. Secondo un’altro scenario, questi si formerebbero dal collasso di nubi molecolari primordiali.
Per tutti e due gli scenari ad oggi mancano sufficienti conferme osservative.
Secondo l’astronomo Hyewon Suh che ha guidato il team di ricerca su questo buco nero, le caratteristiche di LID-568 mostrano che, qualunque sia lo scenario, la crescita del buco nero sia avvenuta quasi tutta in una volta con un unico immenso episodio di accrescimento
Riferimenti allo studio:
"A super-Eddington-accreting black hole ~1.5 Gyr after the Big Bang observed with JWST", Hyewon suh et al. 2024, Nature astronomy