Conferme sull’origine dei buchi neri supermassicci
Una simulazione al computer conferma alcune teorie sulla formazione di buchi neri con massa tra milioni e miliardi di volte quella del Sole nel giovane universo. In questa genesi è fondamentale il contributo della radiazione emessa da un’altra galassia www.lescienze.it
Quanto tempo occorre affinché si formi un buco nero supermassiccio? Secondo gli attuali modelli cosmologici, qualche miliardo di anni. Eppure dalle osservazioni risultano più di una ventina di questi giganti del cosmo, con una massa di alcuni milioni o miliardi di volte quella del Sole, già 800 milioni di anni dopo il big bang.
Un nuovo studio pubblicato su “Nature Astronomy” da una collaborazione internazionale di ricerca, fornisce nuovo sostegno alla teoria che spiega come possono essersi formati e come possono essere cresciuti in così poco tempo.
Rappresentazione artistica di un buco nero supermassiccio in fase di crescita (sinistra): in lontananza, l’intensa radiazione di una galassia vicina (destra) (Credit: John Wise, Georgia Tech)
Grazie a simulazioni al computer, gli autori mostrano che un buco nero può crescere rapidamente se si forma al centro di una galassia la cui capacità di formare nuove stelle viene inibita dall’intensa radiazione emessa da un’altra galassia vicina. In altre parole, la prima galassia cresce solo fino a un certo punto e infine collassa, formando un buco nero che si nutre di gas, polveri e stelle morenti.
“Il collasso di una galassia e la formazione di un buco nero di un milione di masse solari è un processo che impiega 100.000 anni, cioè un battito di ciglia se confrontato con i tempi cosmici”, ha spiegato Zoltan Haiman, professore di astronomia della Columbia University e coautore dello studio. “Poche centinaia di milioni di anni dopo può diventare un buco nero supermassiccio con una massa miliardi di volte superiore a quella del Sole: il processo dunque è molto più rapido di quanto ci si aspetti”.
Ma in che modo l’interazione con un’altra galassia può dare il via alla crescita di un buco nero? Lo si può capire considerando che, nell’universo primordiale, stelle e galassie si formarono dal raffreddamento dell’idrogeno molecolare. Ora, se
la trasformazione dell’idrogeno in stelle avvenne abbastanza lontano dai buchi neri, questi non avrebbero avuto sufficiente materiale con cui alimentarsi per raggiungere le massime dimensioni. In alcuni casi fu però possibile superare questo limite.
Nel 2008, lo stesso Haiman ha ipotizzato che la radiazione prodotta da una galassia massiccia vicina avrebbe potuto scindere l’idrogeno molecolare in idrogeno atomico e causare il collasso della nascente galassia.
Uno studio successivo di Eli Visbal, ricercatore della Columbia University, ha calcolato che per emettere sufficiente radiazione da inibire la formazione stellare, la galassia vicina avrebbe dovuto essere almeno 100 milioni di volte più massiccia del Sole. E nell’universo primordiale esisteva un numero sufficiente di queste galassie da spiegare i buchi neri supermassicci osservati finora.
Nel nuovo studio apparso su “Nature Astronomy”, è stato sviluppato un modello al computer di questo processo: i ricercatori hanno così scoperto che la galassia che inibisce la formazione stellare potrebbe essere più piccola e più vicina di quanto stimato in precedenza.
I ricercatori sperano di testare la loro teoria quando sarà disponibile il James Webb Space Telescope, il successore del blasonato telescopio spaziale Hubble, che dovrebbe essere lanciato entro la fine del 2018.
