I buchi neri nati dal Big Bang: precoci ed enormi mostri cosmici

Le osservazioni astronomiche indicano che, quando il giovane universo aveva “solo” 800 milioni di anni (oggi ne ha 14 miliardi), erano già presenti dei buchi neri supermassicci, con una massa maggiore di miliardi di volte rispetto a quella del nostro Sole.

Secondo le classiche teorie, l’Universo era troppo giovane perché tali mostri avessero avuto il tempo di svilupparsi, eppure erano presenti. A confermarlo è un nuovo studio della Sissa, pubblicato su The Astrophysical Journal. La nascita e la presenza di questi enormi buchi neri in un universo così giovane, è davvero un mistero per gli astrofisici, e pone numerosi interrogativi e dubbi sulle attuali conoscenze del loro sviluppo.

Un buco nero enorme nato dalla fusione di buchi neri stellari

Questo nuovo studio, condotto dal dottorando della Sissa, Lumen Boco, e dal suo supervisore, Andrea Lapi, offre una possibile spiegazione a questo insolito evento. Nella loro ricerca, gli astrofisici hanno realizzato un modello teorico che propone un veloce processo di formazione, soprattutto nelle fasi iniziali, di questi enormi buchi neri. Il modello dei ricercatori triestini, mostra dunque che la presenza di tali giganti cosmici, era possibile nel giovane Universo di appena 800.000 anni.

Con gli strumenti di Ligo e Virgo, alcuni aspetti di questa teoria possono essere testati, ma per validare pienamente il modello bisognerà attendere i futuri rilevatori di onde gravitazionali, l‘Einstein Telescope e il Lisa.

Dalla fusione nascono buchi neri voraci che crescono velocemente

I ricercatori sono partiti dalle conoscenze classiche sulla nascita di questi oggetti cosmici. Sappiamo infatti che quelli supermassivi si formano al centro delle galassie che, nel giovane universo erano molto ricche di gas e in cui la formazione stellare era estremamente intensa. Sappiamo inoltre che le giovani e grandi stelle, hanno in genere una vita breve, trasformandosi in buchi neri stellari, che non hanno però enormi masse, ma ne nascevano comunque molti.

Secondo Boco e Lapi, le nubi di gas producono su questi piccoli e giovani buchi neri, un’azione nota come frizione dinamica, che li porta a spostarsi velocemente verso il centro della giovane galassia, dove si fondono assieme dando vita ai precoci ed enormi buchi neri supermassicci osservati dagli astronomi. Un processo che potrebbe dare vita a questi giganti cosmici in modo molto più veloce rispetto alle teorie classiche.

Secondo i calcoli dei due ricercatori infatti, con la migrazione e la fusione dei buchi neri stellari, può nascerne uno supermassivo, che può arrivare ad una massa tra le 10 e lem 100 volte quella del Sole, in soli 50-100 milioni di anni. Arrivato poi a questo punto, il buco nero appena formato, e già così grande, crescerà velocemente anche secondo la teoria classica, ovvero quella dell’accrescimento tramite gas.

Alla ricerca delle onde gravitazionali scaturite dalle fusioni

Con questo modello sembra dunque possibile che solo 800 milioni di anni dopo il Big Bang, esistessero già dei buchi neri supermassicci. Ora per convalidare la teoria, i ricercatori aspetteranno la nascita dei nuovi strumenti, per poter rilevare le onde gravitazionali rilasciate dalla fusione dei buchi neri stellari, con quello centrale della galassia.

Immagini: Foto di Oleg Gamulinskiy da Pixabay