AGI - Cosa è nato prima, il buco nero o la galassia che lo circonda? Per decenni l'astrofisica ha ipotizzato una crescita parallela o, al limite, una galassia preesistente in grado di nutrire il proprio nucleo oscuro. Oggi, grazie alle straordinarie capacità del telescopio spaziale James Webb (JWST), la risposta sembra ribaltare ogni certezza: i buchi neri sono arrivati per primi.
A innescare questo radicale cambio di prospettiva è l'osservazione dei cosiddetti "piccoli punti rossi", antiche e minuscole galassie individuate per la prima volta nel 2022. Questi oggetti celesti si sono subito rivelati un enigma. Oltre a essere insolitamente comuni nell'universo primordiale per poi svanire nel nulla circa 1,5 miliardi di anni dopo il Big Bang, nascondevano un segreto ancora più insidioso in grado di riscrivere i manuali di astronomia.
Le nuove osservazioni del James Webb
Fin dalla sua messa in orbita, il telescopio della NASA ha individuato una quantità anomala di buchi neri supermassicci, con masse da milioni a miliardi di volte superiori a quella del Sole, risalenti a un'epoca in cui l'universo aveva meno di un miliardo di anni. Secondo i modelli classici, un buco nero nasce dal collasso di una stella massiccia e impiega miliardi di anni per nutrirsi di gas e polveri stellari fino a diventare un gigante.
Una scoperta che cambia le teorie
Trovare questi mostri cosmici all'alba del tempo ha messo in crisi le vecchie teorie. La nuova ricerca, pubblicata il 27 maggio sulle riviste Nature e Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, offre una spiegazione dirompente. Questi buchi neri non hanno avuto bisogno di una stella originaria né di nutrirsi lentamente per eoni. Sono nati direttamente in forma massiccia, ancor prima che le galassie destinate a ospitarli avessero il tempo di aggregarsi.
Il cambio di paradigma scientifico
A confermarlo è Roberto Maiolino dell'Università di Cambridge, membro del team di ricerca internazionale. "Si tratta di una scoperta straordinaria", ha dichiarato l'astrofisico. "È un cambio di paradigma, una revisione completa degli scenari classici sulla formazione e la crescita dei buchi neri".
La galassia osservata
Per arrivare a questa conclusione, gli astronomi si sono concentrati su un singolo, antico bersaglio, la galassia Abell2744-QSO1, larga appena 1.300 anni luce e risalente a 700 milioni di anni dopo il Big Bang. La luce emessa da questo minuscolo corpo celeste ha viaggiato per oltre 13 miliardi di anni prima di raggiungere i nostri rilevatori.
Il ruolo della lente gravitazionale
Osservare con precisione un oggetto così distante è stato possibile solo sfruttando la lente gravitazionale, un fenomeno teorizzato da Albert Einstein nel 1915. L'ammasso di galassie Abell 2744, noto come ammasso di Pandora, si trova esattamente tra la Terra e QSO1. La sua immensa massa ha curvato lo spaziotempo, deviando e ingrandendo la luce della galassia di sfondo come una gigantesca lente d'ingrandimento cosmica.
L'analisi del movimento del gas
Sfruttando questo trucco della natura e lo spettrografo NIRSpec a bordo del Webb, i ricercatori hanno potuto mappare al dettaglio il movimento del gas all'interno della piccola galassia rossa. L'analisi dei dati ha svelato che il gas di idrogeno ed elio ruota attorno a un punto centrale seguendo un moto kepleriano, esattamente come i pianeti del nostro sistema solare orbitano attorno al Sole.
La prova della massa concentrata
Questa dinamica è la prova definitiva che la stragrande maggioranza della massa del sistema è concentrata in un unico nucleo. "Se la massa fosse più distribuita, come accadrebbe se ci fossero molte stelle, il gas non avrebbe questa perfetta rotazione kepleriana", ha spiegato Ignas Juodzbalis, co-responsabile dello studio. Grazie a questa osservazione, il team ha effettuato la prima misurazione diretta della massa di un buco nero primordiale.
Una misurazione senza precedenti
Francesco D'Eugenio, ricercatore anch'egli in forza all'ateneo di Cambridge, ha sottolineato l'importanza del risultato ricordando che fino a oggi tutte le stime della massa nell'universo primordiale si basavano su ipotesi indirette e incerte.
Un risultato sorprendente
Il verdetto della misurazione è impressionante: il nucleo oscuro di QSO1 ha una massa pari a 50 milioni di volte quella del Sole. Questo significa che il buco nero costituisce un incredibile 66% della massa totale del sistema. Per comprendere la portata del dato, basti pensare che nell'universo a noi vicino il rapporto tra un buco nero supermassiccio e la sua galassia ospite è migliaia di volte inferiore.
Galassie che nascono attorno ai buchi neri
Un simile squilibrio di massa dimostra senza appello che il buco nero di QSO1 non può essere il risultato di un lento processo di accrescimento. È nato già enorme, e la galassia che lo circonda si sta letteralmente assemblando attorno a lui proprio nel momento cosmico in cui lo stiamo osservando.
Le ipotesi sull'origine
Resta da capire quale sia l'innesco di questa genesi istantanea. Il team di ricercatori propende per l'ipotesi di un "seme pesante", nato dal collasso immediato e catastrofico di un'immensa nube di gas e polvere, oppure per un processo fisico ancora sconosciuto, generato nei primissimi e caotici istanti successivi al Big Bang.
Le prospettive future della ricerca
L'attenzione degli astronomi è ora puntata sugli altri piccoli punti rossi catturati dal James Webb. L'obiettivo primario è scoprire se l'eccezione di QSO1 sia, in realtà, la regola fondamentale che governava la nascita delle galassie nell'universo primordiale.
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