Il James Webb Space Telescope (JWST) sta rimodellando radicalmente la nostra comprensione dei buchi neri supermassicci, le colossali ancore gravitazionali al centro delle galassie. Per decenni, la teoria prevalente ha sostenuto che questi colossi crescessero gradualmente, man mano che i buchi neri più piccoli si fondevano nel corso di miliardi di anni. Tuttavia, le recenti osservazioni del JWST stanno scoprendo buchi neri nell’universo primordiale che sono troppo massicci, e troppo presto, per adattarsi a questo modello.
Il mistero della formazione iniziale del buco nero
Gli astronomi si chiedono da tempo come i buchi neri supermassicci possano raggiungere miliardi di volte la massa del nostro Sole così presto nella storia cosmica. La spiegazione tradizionale – la lenta crescita e fusione dei buchi neri di massa stellare – semplicemente non tiene conto delle dimensioni e dell’abbondanza di questi oggetti osservati nel giovane universo.
La scoperta dei quasar, oggetti eccezionalmente luminosi alimentati dall’accrescimento di buchi neri supermassicci, avvenuta appena 800 milioni di anni dopo il Big Bang, già suggeriva questa discrepanza. Ora, JWST sta fornendo le prove dettagliate necessarie per affinare la nostra comprensione.
Collasso diretto e teorie alternative
La ricerca emergente suggerisce che potrebbero essere in gioco diversi meccanismi di formazione alternativi. Una delle principali teorie propone i buchi neri a collasso diretto, in cui enormi ammassi di gas e polvere collassano sotto la loro stessa gravità, formando buchi neri fino a un milione di volte la massa del sole in un unico passaggio. Questi buchi neri crescerebbero quindi accumulando rapidamente materia, fino a diventare le entità supermassicce che vediamo oggi.
JWST ha già identificato diversi candidati che supportano questo modello, inclusa la galassia UHZ1, che contiene un buco nero di 40 milioni di masse solari che esisteva quando l’universo aveva solo 470 milioni di anni. Le emissioni infrarosse e di raggi X di UHZ1 si allineano perfettamente con le previsioni di un buco nero a collasso diretto.
Altre possibilità includono i buchi neri primordiali, formatisi subito dopo il Big Bang, e i buchi neri non proprio primordiali, che si formano leggermente più tardi ma comunque prima delle prime stelle. Questi primi buchi neri potrebbero aver fornito i semi per una crescita successiva, anche se determinarne la prevalenza rimane un’area di ricerca attiva.
Piccoli punti rossi e la scogliera: nuove scoperte
JWST ha anche identificato dei “piccoli punti rossi” – oggetti compatti e luminosi che sembrano essere enormi buchi neri senza galassie ospiti significative. QSO1, osservato 700 milioni di anni dopo il Big Bang, ne è un esempio. La sua massa stimata di 50 milioni di soli è concentrata in una piccola regione, con poco materiale stellare circostante.
Un altro oggetto intrigante, soprannominato “The Cliff”, potrebbe essere una quasi stella: un massiccio involucro di gas che circonda un buco nero supermassiccio appena formato. I dati di JWST suggeriscono un forte picco di luce proveniente dal gas idrogeno denso, coerente con questo modello.
Il futuro della ricerca sui buchi neri
Le implicazioni sono chiare: i buchi neri supermassicci probabilmente non si sono formati solo da quelli più piccoli. Potrebbero invece essersi formati attraverso una combinazione di rapido collasso diretto, origini primordiali o altri meccanismi esotici. Missioni come Euclid dell’Agenzia spaziale europea e il telescopio spaziale romano della NASA completeranno le scoperte del JWST, contribuendo a perfezionare questi modelli e a determinare i percorsi dominanti per la formazione precoce del buco nero.
“L’universo è disseminato di buchi neri supermassicci che si formano molto presto”, afferma Priyamvada Natarajan, astrofisico dell’Università di Yale. “Non posso dirti quanto sia emozionante.”
Questa rivoluzione nella nostra comprensione è appena iniziata, ma stanno aumentando le prove che le nostre precedenti ipotesi sui primi buchi neri dell’universo erano fondamentalmente incomplete.
