Le immagini all’infrarosso del James Webb hanno confermato la presenza di un buco nero supermassiccio di dimensioni oltre la media.
Utilizzando il telescopio spaziale James Webb, i ricercatori hanno confermato la presenza di un buco nero supermassiccio in crescita attiva all’interno di una galassia, avvenuta appena 570 milioni di anni dopo il Big Bang. Parte di una classe di piccole galassie molto distanti che hanno lasciato perplessi gli astronomi, CANUCS-LRD-z8.6 rappresenta un tassello fondamentale di questo puzzle che sfida le teorie esistenti sulla formazione delle galassie e dei buchi neri nell’Universo primordiale. La scoperta collega infatti i primi buchi neri con i quasar luminosi che osserviamo oggi. Nei primi tre anni, le indagini del James Webb sull’Universo primordiale hanno portato alla luce un numero crescente di oggetti piccoli, estremamente distanti e sorprendentemente rossi. Questi cosiddetti Little Red Dots (LRD) rimangono un mistero affascinante per gli astronomi, nonostante la loro inaspettata abbondanza.
Un buco nero supermassiccio primordiale
La scoperta in CANUCS-LRD-z8.6, resa possibile dalle eccezionali capacità del James Webb, ha contribuito a questa ricerca di risposte. Lo spettrografo nel vicino infrarosso (NIRSpec) di Webb ha permesso ai ricercatori di osservare la debole luce di questa galassia distante e di rilevare caratteristiche spettrali chiave che indicano la presenza di un buco nero supermassiccio in accrescimento.
Roberta Tripodi, autrice principale dello studio e ricercatrice dell’Università di Lubiana FMF, in Slovenia, e dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Roma, in Italia, ha spiegato: “Questa scoperta è davvero straordinaria. Abbiamo osservato una galassia risalente a meno di 600 milioni di anni dopo il Big Bang, e non solo ospita un buco nero supermassiccio, ma sta crescendo rapidamente, molto più velocemente di quanto ci aspetteremmo in una galassia del genere in un’epoca così remota. Questo mette alla prova la nostra comprensione della formazione dei buchi neri e delle galassie nell’Universo primordiale e apre nuove strade di ricerca su come si siano formati questi oggetti.“
Il team ha analizzato lo spettro della galassia, che ha rivelato gas altamente ionizzati dalla radiazione energetica, suggerendo che stessero ruotando rapidamente attorno a una sorgente centrale. Queste caratteristiche sono la chiave per un buco nero supermassiccio in fase di accrescimento. I dati spettrali precisi hanno fornito una stima della massa del buco nero, rivelandola insolitamente grande per una fase così precoce dell’Universo, e hanno mostrato che CANUCS-LRD-z8.6 è compatta e non ha ancora prodotto molti elementi pesanti: una galassia in una fase iniziale della sua evoluzione. Questa combinazione la rende un soggetto di studio intrigante.
Dimensione del buco nero sopra la media
Inoltre, la spettroscopia di Webb ha permesso al team di misurare la quantità di energia emessa a diverse lunghezze d’onda, da cui è stato in grado di caratterizzare le proprietà fisiche della galassia. Ciò ha permesso loro di determinare la massa delle stelle della galassia e confrontarla con quella del buco nero supermassiccio. Le caratteristiche spettrali rivelate dal James Webb hanno fornito chiari segnali di un buco nero in accrescimento al centro della galassia, qualcosa che non avrebbe potuto essere osservato con la tecnologia precedente. Ciò che rende questo ancora più interessante è che il buco nero è sovramassivo rispetto alla massa stellare della galassia. Questo suggerisce che i buchi neri nell’Universo primordiale potrebbero essere cresciuti molto più velocemente rispetto alle galassie che li ospitano.
Gli astronomi hanno già osservato che la massa di un buco nero supermassiccio e quella della sua galassia ospite sono collegate: più una galassia cresce, più grande diventa anche il suo buco nero centrale. CANUCS-LRD-z8.6 è la galassia ospite più massiccia conosciuta in un’epoca così remota, eppure il suo buco nero centrale è ancora più massiccio di quanto ci aspetteremmo, sfidando la proporzionalità. Il risultato suggerisce che i buchi neri potrebbero essersi formati e iniziati a crescere a un ritmo accelerato nell’Universo primordiale, anche in galassie relativamente piccole.
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In attesa di nuovi dati
L’inaspettata e rapida crescita del buco nero in questa galassia solleva interrogativi sui processi che hanno permesso a oggetti così massicci di emergere così presto. Continuando ad analizzare i dati, gli astronomi sperano di trovare altre galassie come CANUCS-LRD-z8.6, che potrebbero fornirci informazioni ancora più approfondite sulle origini dei buchi neri e delle galassie. Il team sta già pianificando ulteriori osservazioni con l’Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) e il Webb per studiare ulteriormente il gas freddo e la polvere nella galassia e per affinare la comprensione delle proprietà dei buchi neri.
Domande sull’Universo primordiale
La ricerca in corso su questo LRD è destinata a rispondere a domande cruciali sull’Universo primordiale, tra cui il modo in cui buchi neri e galassie si sono coevoluti nei primi miliardi di anni di storia cosmica. Mentre gli astronomi continuano a esplorare l’Universo primordiale con il JWST, si prevede che emergeranno ulteriori sorprese, offrendo un quadro sempre più dettagliato di come i primi buchi neri supermassicci siano cresciuti ed evoluti, preparando il terreno alla formazione dei quasar luminosi che illuminano l’Universo di oggi.
Per saperne di più
- Leggi l’articolo originale su ESA\Webb
- Leggi il paper scientifico intitolato “Extreme properties of a compact and massive accreting black hole host in the first 500 Myr” pubblicato su Nature Communications
