In una galassia lontana viene identificato un raro buco nero dormiente ancestrale del peso di 6 miliardi di masse solari
Gli scienziati hanno individuato il buco nero dormiente più remoto mai registrato, le cui origini si perdono nell’universo primordiale.
Per comprendere le fasi iniziali del cosmo, gli astronomi osservano spesso i quasar, che sono buchi neri supermassicci in piena attività di consumo di materia, che emettono un’intensa luminosità. Tuttavia, questi fenomeni spettacolari non raccontano la storia completa. Ora, l’identificazione del buco nero dormiente più lontano conosciuto offre uno sguardo unico su un’entità cosmica colossale che ha cessato l’attività.
Il gruppo di ricerca globale, con la partecipazione di scienziati dell’University College di Londra (UCL), ha individuato questo buco nero nella galassia MRG-M0138, situata a una distanza di oltre 10 miliardi di anni luce dal nostro pianeta. Questa scoperta, dettagliata sulla rivista Science, supera di quindici volte la distanza record di un buco nero inattivo.
Con una massa stimata pari a circa 6 miliardi di volte quella del Sole, questo buco nero viene percepito in un’epoca in cui l’universo aveva solo 3 miliardi di anni. Mentre i quasar attivi offrono indizi sulla crescita accelerata, la presenza di un gigante addormentato rivela le fasi più tranquille, offrendo un’opportunità unica di esplorare la coevoluzione dei buchi neri massicci e delle galassie che li ospitano nelle prime fasi dell’universo.
Per calcolare la massa colossale, i ricercatori hanno utilizzato i dati del James Webb Space Telescope (JWST) della NASA, mappando con precisione gli spostamenti delle stelle in orbita attorno all’oggetto, che altrimenti rimarrebbero impercettibili. Sebbene questa tecnica, nota come dinamica stellare, sia già stata utilizzata per misurare i buchi neri inattivi nelle galassie vicine, si tratta della prima applicazione riuscita a una distanza così immensa nel cosmo.
Il professor Richard Ellis, responsabile dello studio e membro del dipartimento di Fisica e Astronomia dell’UCL, ha sottolineato l’importanza della scoperta. Ha spiegato che “l’analisi del movimento collettivo delle stelle al centro di questa remota galassia ha permesso di misurare la massa del suo buco nero supermassiccio, qualcosa che altrimenti sarebbe impossibile da rilevare”. Ha aggiunto che “dimostrando l’applicabilità di questo approccio alle galassie dell’universo primordiale, si apre la strada a uno studio più approfondito dello sviluppo dei buchi neri nel tempo e della loro influenza sull’evoluzione galattica”.
Comprendere come è stata calcolata la massa di un buco nero invisibile
Per loro natura, i buchi neri non irradiano luce direttamente, ma il gas che catturano può rilasciare immensi volumi di energia radiante. Questi punti di intensa luminosità, noti come nuclei galattici attivi o quasar, sono tra i più luminosi dell’universo e sono relativamente semplici da rilevare.
A differenza dei quasar, il buco nero supermassiccio della galassia MRG-M0138 è in uno stato di inattività. Senza la precipitazione di gas verso di esso in quel momento, la sua rilevazione da parte degli astronomi fu possibile solo osservando l’impatto gravitazionale esercitato sulle stelle nelle sue vicinanze.
Analizzando gli schemi di movimento coniugato delle stelle che circondano il nucleo della galassia, il team ha confermato l’esistenza del buco nero ed è stato in grado di stimarne la massa. La variazione delle velocità tra le stelle più vicine al buco nero e quelle più lontane ha fornito gli elementi cruciali per questa misurazione.
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Questa metodologia rispecchia quelle utilizzate per determinare la massa del buco nero situato nel cuore della Via Lattea, nella nostra galassia, e anche in altre galassie vicine. Tuttavia, questa rappresenta l’applicazione inaugurale per un corpo celeste situato a una distanza così straordinaria. In precedenza, l’oggetto galattico più remoto indagato con questa tecnica si trovava a circa 700 milioni di anni luce di distanza.
Come la lente gravitazionale ha consentito una scoperta storica
Normalmente, osservare i movimenti stellari in una galassia così distante sarebbe un compito irrealizzabile. Gli scienziati hanno superato questa difficoltà impiegando il fenomeno della lente gravitazionale, che funziona come un’amplificazione cosmica naturale.
Una galassia intermedia, situata tra la Terra e MRG-M0138, agisce piegando e reindirizzando la luce proveniente dalla galassia lontana, il che ha prodotto un ingrandimento di trenta volte della sua immagine. Questa caratteristica ha permesso ai ricercatori di ricostruire la configurazione interna della galassia con una precisione altrimenti irraggiungibile.
Il dottor Andrew Newman, autore principale della Carnegie Science di Pasadena, in California, ha commentato il metodo. Ha affermato che “la fusione dei dati JWST con l’effetto della lente gravitazionale ci ha permesso di sondare in profondità l’area di influenza del buco nero, dove la forza gravitazionale accelera le stelle”. Newman ha continuato descrivendola come “una delle tecniche più efficaci che abbiamo per misurare la massa di un buco nero, il che ci ha reso entusiasti di applicarla così indietro nel tempo nella storia dell’universo”. In precedenza erano stati identificati solo pochi buchi neri inattivi di questa grandezza, tutti situati significativamente più vicini al nostro pianeta.
Nuove intuizioni sull’evoluzione delle galassie attraverso la scoperta
Questa scoperta offre indizi cruciali sull’evoluzione congiunta delle galassie e dei loro buchi neri centrali nelle prime ere dell’universo. Sebbene le osservazioni delle galassie vicine abbiano dimostrato una solida correlazione tra la massa galattica e la massa del buco nero, gli scienziati hanno ancora bisogno di maggiori informazioni dalle fasi cosmiche più antiche per svelare la genesi di questa interconnessione.
Il gruppo di studio ha scoperto che sia il buco nero che la galassia che lo ospita sono inattivi. La galassia non genera più nuove stelle, il che fa supporre che MRG-M0138 possa aver ospitato in un remoto passato un quasar estremamente luminoso. L’ipotesi dei ricercatori è che la rapida crescita del buco nero abbia rilasciato energia che, riscaldando o espellendo gas essenziale, abbia rallentato in modo decisivo la formazione di nuove stelle.
Gli scienziati si aspettano che le future osservazioni, effettuate con il James Webb Space Telescope (JWST) e altri strumenti, portino alla luce molti più buchi neri dormienti delle ere primordiali dell’universo. Tali rivelazioni potrebbero approfondire la comprensione di come queste entità cosmiche impediscono la creazione di stelle e di come i buchi neri dormienti possano essere riattivati con l’afflusso di nuova materia.
