Scoperta del buco nero più antico e distante
Recentemente, gli astronomi hanno fatto una scoperta straordinaria che ha catturato l’attenzione della comunità scientifica: l’esistenza del buco nero più antico e distante mai osservato. Questo oggetto celeste, situato al centro della galassia denominata CAPERS-LRD-z9, possiede una massa colossale, pari a circa 300 milioni di volte quella del Sole, solo 600 milioni di anni dopo il Big Bang. In quel periodo, l’universo era ancora in una fase primordiale, rappresentando solo il 3% della sua età attuale. Questa scoperta non solo arricchisce la nostra comprensione dell’universo primordiale, ma getta anche nuova luce su una classe di oggetti celesti antichi e misteriosi noti come Little Red Dots (LRDs). Questi oggetti, piccoli e rossi, si rivelano sorprendentemente luminosi e iniziano a comparire circa 600 milioni di anni dopo il Big Bang, per poi scomparire meno di un miliardo di anni dopo. La loro esistenza è stata rivelata grazie alle straordinarie capacità del Telescopio Spaziale James Webb (JWST), che ha permesso di esplorare le epoche più remote dell’universo, caratterizzate da una luce che, durante il suo lungo viaggio attraverso lo spaziotempo in espansione, è stata allungata a lunghezze d’onda sempre più rosse.
Il buco nero supermassiccio e il suo ambiente
Il buco nero supermassiccio recentemente confermato al centro di CAPERS-LRD-z9 è classificato come un nucleo galattico attivo (AGN). Questo buco nero luminoso si alimenta rapidamente di materia, e la sua apparente colorazione rossa è dovuta a un bozzolo luminoso di gas e polvere che lo circonda. La gravità di questo colosso cosmico accelera il gas circostante a velocità straordinarie, raggiungendo circa 3.000 chilometri al secondo, ovvero l’1% della velocità della luce. Questi venti gassosi sono fondamentali per gli astronomi, poiché consentono di rivelare la presenza di buchi neri attraverso tecniche spettroscopiche. Secondo Anthony Taylor, astrofisico dell’Università del Texas ad Austin e autore principale dello studio, “non ci sono molte altre cose che creano questa firma”.
NASA/ESA/CSA/STScI/Dale Kocevski (Colby College
La spettroscopia e la sua importanza
La spettroscopia è una tecnica fondamentale che analizza la luce proveniente da un oggetto, suddividendola nelle sue lunghezze d’onda per generare uno spettro che fornisce informazioni dettagliate. Nel caso di CAPERS-LRD-z9, le onde luminose del gas che circonda il buco nero si allungano e diventano più rosse quando si allontanano dall’osservatore, mentre si comprimono e diventano più blu quando si avvicinano. Questi cambiamenti di colore rivelano la velocità di movimento dell’oggetto, fornendo indizi preziosi sulla sua natura e sul suo comportamento. La conferma spettroscopica di CAPERS-LRD-z9 supporta l’ipotesi che gli LRDs ospitino buchi neri supermassicci, il che rappresenta un passo significativo nella nostra comprensione dell’evoluzione galattica.
Taylor et al., ApJL, 2025
Le dimensioni straordinarie dei buchi neri
Il termine “supermassiccio” potrebbe risultare persino riduttivo, poiché alcuni di questi buchi neri possono raggiungere masse di 10 milioni di volte quella del Sole nei loro primi miliardi di anni. Per fare un confronto, il buco nero supermassiccio al centro della nostra Via Lattea ha una massa di circa 4 milioni di volte quella del Sole. I buchi neri al centro degli LRDs potrebbero non solo essere supermassicci, ma addirittura sovramassicci, con rapporti di massa che si avvicinano al 10% o addirittura al 100% della massa stellare della galassia che li ospita. In particolare, il buco nero supermassiccio di CAPERS-LRD-z9, con una massa di circa 300 milioni di volte quella del Sole, rappresenta circa la metà della massa totale di tutte le stelle nella sua galassia.
Origini e crescita dei buchi neri
I ricercatori hanno identificato due modi attraverso cui un buco nero può raggiungere tali dimensioni in un intervallo di tempo cosmico così breve. Entrambi i percorsi iniziano con un “seme” di buco nero di grandi dimensioni che cresce a ritmi differenti. Se il buco nero sta crescendo al limite teorico massimo, noto come tasso di Eddington, il seme potrebbe essere partito con una massa di circa 10.000 volte quella del Sole. In alternativa, potrebbe essere iniziato con una massa molto più contenuta, di sole 100 masse solari, ma in tal caso dovrebbe crescere a un ritmo super-Eddington, spinto dalla gravità e dal denso bozzolo di gas che lo circonda. Questi semi di buchi neri potrebbero avere origini diverse, come buchi neri primordiali formatisi durante il Big Bang o derivanti dal collasso di stelle di Popolazione III.
Le sfide nell’osservazione dei buchi neri
Osservare oltre un certo limite temporale nello spaziotempo è una sfida significativa. Quando si tratta di cercare buchi neri, questo rappresenta il confine pratico di quanto si possa risalire nel tempo. “Stiamo davvero spingendo i confini di ciò che la tecnologia attuale può rilevare”, conclude Taylor. Questa ricerca non solo arricchisce la nostra comprensione dell’universo primordiale, ma fornisce anche prove che gli LRDs rappresentavano un fenomeno effimero, potenzialmente un passo cruciale nell’evoluzione galattica che potrebbe aver dato origine alla Via Lattea stessa. I risultati di questo studio sono stati pubblicati nella rivista Astrophysical Journal Letters, contribuendo così a un campo di ricerca in continua espansione.
