Conferme sull’origine dei buchi neri supermassicci
Una simulazione al computer conferma alcune teorie sulla formazione di buchi neri con massa tra milioni e miliardi di volte quella del Sole nel giovane universo. In questa genesi รจ fondamentale il contributo della radiazione emessa da un’altra galassia www.lescienze.it
Quanto tempo occorre affinchรฉ si formi un buco nero supermassiccio? Secondo gli attuali modelli cosmologici, qualche miliardo di anni. Eppure dalle osservazioni risultano piรน di una ventina di questi giganti del cosmo, con una massa di alcuni milioni o miliardi di volte quella del Sole, giร 800 milioni di anni dopo il big bang.
Unย nuovo studio pubblicato su โNature Astronomyโย da una collaborazione internazionale di ricerca, fornisce nuovo sostegno alla teoria che spiega come possono essersi formati e come possono essere cresciuti in cosรฌ poco tempo.
Rappresentazione artistica di un buco nero supermassiccio in fase di crescita (sinistra): in lontananza, l’intensa radiazione di una galassia vicina (destra) (Credit: John Wise, Georgia Tech)
Grazie a simulazioni al computer, gli autori mostrano che un buco nero puรฒ crescere rapidamente se si forma al centro di una galassia la cui capacitร di formare nuove stelle viene inibita dall’intensa radiazione emessa da un’altra galassia vicina. In altre parole, la prima galassia cresce solo fino a un certo punto e infine collassa, formando un buco nero che si nutre di gas, polveri e stelle morenti.
โIl collasso di una galassia e la formazione di un buco nero di un milione di masse solari รจ un processo che impiega 100.000 anni, cioรจ un battito di ciglia se confrontato con i tempi cosmiciโ, ha spiegato Zoltan Haiman, professore di astronomia della Columbia University e coautore dello studio. โPoche centinaia di milioni di anni dopo puรฒ diventare un buco nero supermassiccio con una massa miliardi di volte superiore a quella del Sole: il processo dunque รจ molto piรน rapido di quanto ci si aspettiโ.
Ma in che modo l’interazione con un’altra galassia puรฒ dare il via alla crescita di un buco nero? Lo si puรฒ capire considerando che, nell’universo primordiale, stelle e galassie si formarono dal raffreddamento dell’idrogeno molecolare. Ora, se
la trasformazione dell’idrogeno in stelle avvenne abbastanza lontano dai buchi neri, questi non avrebbero avuto sufficiente materiale con cui alimentarsi per raggiungere le massime dimensioni. In alcuni casi fu perรฒ possibile superare questo limite.
Nel 2008, lo stesso Haiman ha ipotizzato che la radiazione prodotta da una galassia massiccia vicina avrebbe potuto scindere l’idrogeno molecolare in idrogeno atomico e causare il collasso della nascente galassia.
Uno studio successivo di Eli Visbal, ricercatore della Columbia University, ha calcolato che per emettere sufficiente radiazione da inibire la formazione stellare, la galassia vicina avrebbe dovuto essere almeno 100 milioni di volte piรน massiccia del Sole. E nell’universo primordiale esisteva un numero sufficiente di queste galassie da spiegare i buchi neri supermassicci osservati finora.
Nel nuovo studio apparso su “Nature Astronomy”, รจ stato sviluppato un modello al computer di questo processo: i ricercatori hanno cosรฌ scoperto che la galassia che inibisce la formazione stellare potrebbe essere piรน piccola e piรน vicina di quanto stimato in precedenza.
I ricercatori sperano di testare la loro teoria quando sarร disponibile il James Webb Space Telescope, il successore del blasonato telescopio spaziale Hubble, che dovrebbe essere lanciato entro la fine del 2018.
