Un embrione di gargantuesca voracità

Il più antico buco nero dell’universo è un vero e proprio colosso

L’esistenza di questo gigante, 800 milioni di volte più grande del nostro Sole e antico quanto la storia dell’universo, rappresenta un enigma per gli astronomi.
Di Tristan Vey e Cyrille Vanlerberghe

È grande e distante, ed è una vera sorpresa. Un buco nero supermassiccio, pari a 800 milioni di volte la massa del nostro Sole e così distante che la sua luce ci ha messo 13 miliardi di anni per raggiungerci, è stato recentemente scoperto da una squadra internazionale di ricercatori (i cui lavori sono pubblicati su Nature e The Astrophysical Journal Letters). La scoperta rappresenta un record sia per la distanza del buco nero, che per il suo peso. «È almeno dieci volte più grande dell’ultimo buco nero supermassiccio rilevato a una distanza simile» precisa Bram Venemans, astronomo dell’istituto Max Planck di astronomia di Heidelberg, in Germania, che guida da anni la ricerca su questi corpi presenti ai confini dell’universo assieme al collega Fabian Walter.

A voler essere precisi, la scoperta spetta ai telescopi Magellan dell’osservatorio di Las Campanas, in Cile, che hanno identificato il buco nero dopo la sistematica ricerca di stelle con il telescopio spaziale WISE della Nasa. L’oggetto è stato poi sottoposto a osservazioni approfondite con la rete di radiotelescopi VLA (New Mexico) e NOEMA dell’IRAM, nelle Alpi francesi. Questi ultimi sono riusciti a scoprire la galassia in cui si nascondeva il gigante.

A tradirlo è stato il pasto gargantuesco che stava divorando. Quando un disco di materia crolla a spirale nella gola di questo mostro, la materia si riscalda ed emette radiazioni molto intense, 40 mila miliardi di volte più luminose del nostro Sole. Un buco nero di queste dimensioni sorpreso in pieno banchetto viene chiamato quasar. Si tratta degli oggetti più luminosi dell’universo e secondo alcune stime ne esisterebbero diverse decine a distanze simili. Della loro rilevazione si occupano a pieno ritmo i satelliti spaziali Euclide (europeo) e WFIRST (americano), oltre al futuro successore di Hubble, il James Webb Space Telescope (JWST).

La luce emessa dal buco nero supermassiccio di recente scoperta ci ha messo talmente tanto tempo ad arrivare da noi (più di 13 miliardi di anni) che possiamo vedere solo com’era in un’epoca molto remota. Nel caso specifico, 690 milioni di anni dopo il Big Bang, ovvero a meno del 5% dell’età dell’universo. La sua prima infanzia, in un certo senso. «Ci ha sorpreso constatare che il buco nero fosse così pesante» ammette Bram Venemans. «È stata una rilevazione inattesa, che pone nuovi vincoli all’evoluzione di questo genere di oggetti cosmici in un universo così giovane».

Un vorace embrione di mille masse solari?

Patrick Petitjean, un astronomo dell’istituto di astrofisica di Parigi specializzato in quasar, spiega che servirebbe un buco nero primordiale di un miliardo di masse solari per formare un gigante come quello appena scoperto. Gli scienziati non sanno ancora come si possano formare buchi neri del genere nell’universo attuale. Generati dal collasso di stelle massicce al termine della loro vita, questi corpi celesti pesano solo qualche decina di masse solari. «In tempi molto antichi, l’universo era più denso» ricorda il ricercatore. «Enormi nuvole di gas possono essere collassate all’improvviso formando questi enormi buchi neri di qualche migliaia di masse solari».

Questi voraci «grandi embrioni» avrebbero divorato grandi quantità di materia in tempi relativamente brevi su scale astronomiche, finendo per diventare esseri obesi e alquanto golosi. Ma questo scenario, per quanto plausibile, è ancora ben lungi dall’essere certo. Gli albori dell’universo sono una storia ancora tutta da scrivere.

I misteri non arrivano mai da soli: le osservazioni della galassia in cui vive questo lontano quasar hanno sorpreso gli astronomi. Sono state infatti scoperte quantità considerevoli di polveri e carbonio, un elemento considerato “pesante” perché più complesso dell’idrogeno o dell’elio formatisi con il Big Bang. «Anche le polveri sono formate da elementi pesanti» ribadisce Martin Winters, astronomo IRAM che ha realizzato le osservazioni con l’aiuto della rete di radiotelescopi NOEMA dell’altopiano di Bure.

Sulla base delle conoscenze di cui disponiamo attualmente, solo le esplosioni di stelle permettono di formare questo tipo di componenti. «In tempi molto remoti si devono essere susseguite diverse generazioni di stelle» spiega Jan Martin Winters. «Ma devono essere state stelle numerose, massicce e pronte a esplodere dopo pochi milioni di anni per spiegare le mastodontiche quantità di carbonio e polvere che rileviamo nel buco nero». Una scoperta importante, insomma, che andrà presa in considerazione per realizzare futuri modelli evolutivi dell’universo.


«Découverte du plus ancien trou noir de l’univers, un formidable colosse»,  Tristan Vey e Cyrille Vanlerberghe, Le Figaro, 7 dicembre 2017

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