Un buco nero in rapida crescita al centro di una galassia nana nell’universo primordiale, mostrato in questa rappresentazione artistica, potrebbe contenere importanti indizi sull’evoluzione dei buchi neri supermassicci in generale.
Utilizzando i dati del James Webb Space Telescope della NASA e del Chandra X-ray Observatory, un team di astronomi ha scoperto questo buco nero supermassiccio di piccola massa appena 1,5 miliardi di anni dopo il big bang. Il buco nero sta attirando materia a una velocità fenomenale, oltre 40 volte il limite teorico. Sebbene di breve durata, la “festa” di questo buco nero potrebbe aiutare gli astronomi a spiegare come i buchi neri supermassicci siano cresciuti così rapidamente nell’universo primordiale. I buchi neri supermassicci esistono al centro della maggior parte delle galassie e i telescopi moderni continuano a osservarli in tempi sorprendentemente precoci nell’evoluzione dell’universo. È difficile capire come questi buchi neri siano stati in grado di crescere così tanto e così rapidamente. Ma con la scoperta di un buco nero supermassiccio di piccola massa che si nutre di materiale a un ritmo estremo così presto dopo la nascita dell’universo, gli astronomi hanno ora nuove preziose intuizioni sui meccanismi dei buchi neri in rapida crescita nell’universo primordiale:
Il buco nero, chiamato LID-568, era nascosto tra migliaia di oggetti nel sondaggio legacy COSMOS del Chandra X-ray Observatory , un catalogo risultante da circa 4,6 milioni di secondi di osservazioni Chandra. Questa popolazione di galassie è molto luminosa nella luce dei raggi X, ma invisibile nelle osservazioni ottiche e precedenti nel vicino infrarosso. Grazie a Webb, gli astronomi hanno potuto usare l’esclusiva sensibilità infrarossa dell’osservatorio per rilevare queste deboli emissioni di controparte, che hanno portato alla scoperta del buco nero. La velocità e le dimensioni di questi deflussi hanno portato il team a dedurre che una frazione sostanziale della crescita di massa di LID-568 potrebbe essersi verificata in un singolo episodio di rapido accrescimento. LID-568 sembra nutrirsi di materia a una velocità 40 volte superiore al suo limite di Eddington. Questo limite è correlato alla quantità massima di luce che il materiale che circonda un buco nero può emettere, nonché alla velocità con cui può assorbire materia, in modo che la sua forza gravitazionale verso l’interno e la pressione verso l’esterno generate dal calore della materia compressa e in caduta rimangano in equilibrio. Questi risultati forniscono nuove intuizioni sulla formazione di buchi neri supermassicci da “semi” di buchi neri più piccoli, che le attuali teorie suggeriscono derivino dalla morte delle prime stelle dell’universo (semi leggeri) o dal collasso diretto di nubi di gas (semi pesanti). Finora, queste teorie mancavano di conferma osservativa. La nuova scoperta suggerisce che “una parte significativa della crescita di massa può verificarsi durante un singolo episodio di rapida alimentazione, indipendentemente dal fatto che il buco nero abbia avuto origine da un seme leggero o pesante”, ha affermato l’astronomo Hyewon Suh dell’International Gemini Observatory/NSF NOIRLab, che ha guidato il team di ricerca. Un articolo che descrive questi risultati (“Un buco nero super-Eddington-accreting ~1.5 Gyr dopo il Big Bang osservato con JWST”) è apparso sulla rivista Nature Astronomy .
Informazioni sulle missioni
Il Marshall Space Flight Center della NASA gestisce il programma Chandra. Il Chandra X-ray Center dello Smithsonian Astrophysical Observatory controlla le operazioni scientifiche da Cambridge, Massachusetts, e le operazioni di volo da Burlington, Massachusetts. Il James Webb Space Telescope è il principale osservatorio spaziale al mondo. Webb sta risolvendo i misteri del nostro sistema solare, guardando oltre, verso mondi lontani attorno ad altre stelle, e sondando le misteriose strutture e origini del nostro universo e il nostro posto in esso. Webb è un programma internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner, ESA (Agenzia spaziale europea) e CSA (Agenzia spaziale canadese).
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