Lanciato in orbita con lo Space Shuttle Discovery nel 1990, il telescopio spaziale Hubble è ancora operativo e non finisce di inviare dati agli scienziati. Ed è proprio analizzando i dati di archivio del telescopio che un gruppo di ricerca internazionale ha rilevato la presenza di quello che è il precursore di un buco nero supermassiccio.
La scoperta di buchi neri supermassicci nell’Universo primordiale, con masse fino a diverse centinaia di milioni di volte quella del Sole, ha sollevato il problema di capire come oggetti di questa taglia siano stati in grado di formarsi e crescere nel breve periodo di tempo successivo alla nascita dell’Universo (meno di un miliardo di anni).
Un team internazionale di ricercatori, che ha visto la partecipazione di astrofisici della Sapienza e dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), ha studiato questo oggetto, distante circa 13 miliardi di anni luce dalla Terra, che si presenta estremamente compatto e arrossato dalla polvere stellare. Questa scoperta aiuterà a far luce sul mistero della crescita dei buchi neri supermassicci nell’Universo primordiale. I risultati del lavoro sono stati pubblicati su Nature.
L’oggetto scoperto a circa 13,1 miliardi di anni luce dalla Terra mostra segni di un buco nero in rapida crescita all’interno di una galassia in forte formazione stellare e ricca di polvere interstellare (starburst polverosa). © ESA/Hubble/Fujimoto et al.
Come si genera un buco nero e perché questo è così diverso e importante
Un buco nero inizia dapprima ad aumentare la sua massa, accrescendo gas e polvere nel nucleo di una galassia ricca di polvere e caratterizzata da elevati tassi di formazione stellare (una cosiddetta galassia starburst polverosa). L’energia generata nel processo spazza via i materiali circostanti, trasformando il sistema in un quasar, una sorgente astrofisica molto luminosa e compatta.
Fino a oggi sono state scoperte galassie starburst polverose e quasar luminosi post-transizione ad appena 700-800 milioni di anni dopo il Big Bang, ma non era mai stato trovato un “giovane” quasar nella fase di transizione, la cui scoperta potrebbe essere la chiave per la comprensione dell’Universo primordiale.
L’oggetto scoperto tra le rilevazioni di Hubble è, infatti, proprio l’anello mancante tra le galassie starburst e i quasar luminosi nell’Universo primordiale.
Il giovane quasar
Le osservazioni spettroscopiche con i radiotelescopi hanno mostrato che il giovane quasar è nato solo 750 milioni di anni dopo il Big Bang. Tali osservazioni, sono state poi confrontate con i modelli teorici. Questa importante fase del lavoro è stata svolta da Rosa Valiante dell’Inaf e Raffaella Schneider della Sapienza e ha mostrato come le caratteristiche dello spettro elettromagnetico di questo oggetto, dai raggi X alle onde radio, non si discostano dalle previsioni delle simulazioni teoriche.
La scoperta ha destato molta sorpresa perché la rilevazione è avvenuta in una delle aree più osservate nel cielo notturno, quella denominata GOODS, Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS), sempre nel mirino dei telescopi più potenti mai costruiti. È probabile, quindi, che sorgenti di questo tipo possano essere più frequenti di quanto si pensasse in precedenza e che siano finora sfuggiti all’osservazione.
Riferimenti
“A dusty compact object bridging galaxies and quasars at cosmic dawn”, S. Fujimoto, G. B. Brammer, D. Watson, G. E. Magdis, V. Kokorev, T. R. Greve, S. Toft, F. Walter, R. Valiante, M. Ginolfi, R. Schneider, F. Valentino, L. Colina, M. Vestergaard, R. Marques-Chaves, J. P. U. Fynbo, M. Krips, C. L. Steinhardt, I. Cortzen, F. Rizzo & P. A. Oesch – Nature
https://doi.org/10.1038/s41586-022-04454-1
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