Nell’Universo primordiale, i primi buchi neri avrebbero infranto le regole della fisica per crescere a velocità estreme.
Una delle più grandi sfide lanciate dal telescopio James Webb è un paradosso temporale. JWST sta trovando buchi neri supermassicci mostruosi, miliardi di volte la massa del Sole, in un’epoca in cui l’universo era solo un “bambino” (appena 500-800 milioni di anni dopo il Big Bang).
Questo non dovrebbe essere possibile. È come trovare una sequoia gigante cresciuta in tre giorni. I modelli standard, infatti, dicono che un buco nero non può “mangiare” così velocemente.
Il Limite di Eddington
Un buco nero non può semplicemente ingoiare tutto il gas che vuole. Ha un limite di velocità, noto come Limite di Eddington.
Per capirlo, immaginate di riscaldare una pentola d’acqua. Più è calda, più il vapore spinge il coperchio. Per un buco nero è lo stesso. Quando il gas cade verso il buco nero, si scalda a milioni di gradi ed emette una luce (radiazione) incredibilmente potente. Questa luce agisce come un “vento”, una pressione di radiazione che spinge via il gas successivo che cerca di cadere.
È un meccanismo di auto regolazione: più mangi velocemente, più forte soffi via il tuo prossimo pasto.
La “scappatoia”
Allora come hanno fatto i primi buchi neri a “barare”? Una nuova teoria, pubblicata su arXiv, suggerisce che abbiano sfruttato una scappatoia ambientale.
L’universo primordiale non era come oggi. Era incredibilmente denso, pieno di un gas opaco e ricco. Le simulazioni del team mostrano che se il gas è abbastanza denso, la luce (il “vento” di radiazione) non può scappare. Il gas denso intrappola la radiazione al suo interno, impedendole di spingere via altro gas.
L’abbuffata super-Eddington
Con la valvola di sicurezza (il Limite di Eddington) rotta, il buco nero era libero di “abbuffarsi”. Il gas continuava a cadere a valanga, permettendo al buco nero di crescere a un ritmo “super-Eddington”, da cinque a dieci volte più velocemente del normale.
Questa abbuffata, secondo lo studio, è efficacissima per far crescere i “semi” dei buchi neri fino a 10.000 o 100.000 masse solari. Questo, però, non risolve completamente il paradosso del James Webb. Ci aiuta a capire il primo scatto di crescita, ma non spiega come quei semi siano arrivati a miliardi di masse solari così in fretta.
La verità è probabilmente un mix di fattori. Questa crescita super-Eddington ha bisogno di aiuto, forse da “semi pesanti” (nati dal collasso diretto di nubi giganti) o da una serie di fusioni (merger) ultra-rapide con altri buchi neri. La teoria è un pezzo fondamentale del puzzle, ma la caccia al gigante cosmico è ancora aperta.
FONTI:
- ScienceAlert (2025). The Early Universe Let Black Holes Break the Rules, Briefly.
