Una colossale tempesta di buchi neri è stata rilevata mentre infuria nell’universo primordiale

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Ai confini dell’Universo, un buco nero supermassiccio sta facendo i capricci. Sta soffiando una corrente particolarmente forte nello spazio intergalattico e, dalla Terra, gli scienziati stanno vedendo la luce della tempesta di 13,1 miliardi di anni fa, quando l’Universo aveva meno del 10% della sua età attuale. È la tempesta più lontana che abbiamo mai identificato e la sua scoperta è un indizio che potrebbe aiutare gli astronomi a svelare la storia della formazione delle galassie:

Immagine ALMA della lontana galassia J1243+0100 che ospita un buco nero supermassiccio al centro. La distribuzione del gas calmo nella galassia è mostrata in giallo e la distribuzione del vento galattico ad alta velocità è mostrata in blu. Il vento si trova al centro della galassia, il che indica che il vento è guidato dal buco nero supermassiccio. Credito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Izumi et al.

“La domanda è quando sono nati i venti galattici nell’Universo?” ha detto l’astronomo Takuma Izumi dell’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ). “Questa è una domanda importante perché è correlata a un importante problema in astronomia: come si sono evolute le galassie e i buchi neri supermassicci ?” I buchi neri supermassicci non possono essere separati dalle galassie. Questi enormi oggetti, da milioni a miliardi di volte la massa del Sole, costituiscono il potente cuore del sistema galattico, il nucleo gravitazionale attorno al quale ruota tutto il resto della galassia. Svolgono anche un ruolo enorme nel modo in cui si formano le loro galassie. Uno dei modi in cui lo fanno è un meccanismo chiamato feedback. Potenti venti dal buco nero supermassiccio soffiano nello spazio, spazzando via materiale che produrrebbe stelle in alcune aree o costringendolo a collassare in nuove stelle in altre. In definitiva, la presenza del buco nero pone dei vincoli alla massa stellare della galassia. È interessante notare che la massa di un buco nero supermassiccio è generalmente approssimativamente proporzionale al rigonfiamento centrale della galassia che lo circonda. Gli astronomi non sono sicuri del perché accada, dal momento che una galassia ha molta più massa del suo buco nero supermassiccio, di circa 10 ordini di grandezza; ma la proporzionalità suggerisce che i buchi neri supermassicci e le loro galassie evolvono insieme, piuttosto che formarsi separatamente e riunirsi in seguito:

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Per studiare come si può osservare il feedback precoce nell’Universo, Izumi e i suoi colleghi hanno utilizzato il radiotelescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Cile per cercare il movimento nei flussi di gas attorno alle galassie con buchi neri supermassicci nell’Universo primordiale. Hanno trovato una galassia chiamata J1243+0100, solo poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang. L’analisi dell’emissione radio dalla polvere nella galassia ha suggerito potenti deflussi di 500 chilometri (310 miglia) al secondo, a una velocità di deflusso di 447 volte la massa del Sole all’anno – decisamente abbastanza potente da placare la nascita di qualsiasi stella. Questo lo rende il primo vento di buco nero identificato fino ad oggi, estendendo il record di 100 milioni di anni, suggerendo che il feedback è emerso relativamente presto nella storia dell’Universo. Tuttavia, non è l’unica cosa che è emersa presto. Le misurazioni hanno mostrato che il buco nero supermassiccio ha una massa di circa 330 milioni di volte la massa del Sole.

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Studiando i dati di ALMA, i ricercatori sono stati anche in grado di misurare la massa del rigonfiamento di J1243+0100. Ha registrato 30 miliardi di volte la massa del Sole, rendendo la massa del buco nero proporzionale a circa il 10% di quella del rigonfiamento. Ciò suggerisce che la coevoluzione dei buchi neri supermassicci e delle loro galassie ospiti si è verificata almeno da alcune centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang. “Le nostre osservazioni supportano recenti simulazioni al computer ad alta precisione che hanno previsto che le relazioni coevolutive erano in atto anche a circa 13 miliardi di anni fa”, ha detto Izumi . “Stiamo pianificando di osservare un gran numero di tali oggetti in futuro e speriamo di chiarire se la coevoluzione primordiale vista in questo oggetto sia un’immagine accurata dell’Universo generale in quel momento”. La ricerca è stata pubblicata su The Astrophysical Journal.

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