Buco nero più antico della galassia: la scoperta che sfida la cosmologia

Per decenni gli astronomi hanno dato quasi per scontato un ordine preciso: prima si formano le galassie, poi al loro interno nascono le stelle e, infine, dai collassi stellari emergono i buchi neri. Una nuova ricerca internazionale, però, suggerisce che almeno in alcuni casi potrebbe essere accaduto l’esatto contrario.

Grazie alle osservazioni del telescopio spaziale James Webb, gli scienziati hanno individuato prove che indicano come un gigantesco buco nero supermassiccio possa essersi formato prima della galassia che oggi lo ospita. Se confermata, questa ipotesi rappresenterebbe uno dei più importanti cambiamenti di paradigma nella cosmologia moderna.

Il misterioso oggetto osservato dal James Webb

Al centro dello studio si trova Abell 2744-QSO1, una piccola galassia situata a oltre 13 miliardi di anni luce dalla Terra. Ciò significa che gli astronomi la osservano com’era appena 700 milioni di anni dopo il Big Bang, quando l’universo era ancora giovanissimo.

Questo oggetto appartiene a una categoria recentemente scoperta e soprannominata “Piccoli Punti Rossi” (Little Red Dots), sorgenti luminose che il telescopio Webb ha iniziato a rivelare nei primi anni della sua attività scientifica.

Nonostante le dimensioni relativamente ridotte della galassia, gli scienziati hanno identificato al suo centro un buco nero dalla massa impressionante: circa 50 milioni di volte quella del Sole.

Perché questa massa rappresenta un problema

Secondo i modelli tradizionali, un buco nero nasce dalla morte di una stella massiccia e cresce nel tempo assorbendo materia o fondendosi con altri buchi neri.

Il problema è che questo processo richiede molto tempo. Troppo tempo.Trovare buchi neri già enormi in un universo che aveva meno di un miliardo di anni è una delle questioni più dibattute dell’astronomia contemporanea. Come hanno fatto a crescere così rapidamente?

Le nuove osservazioni suggeriscono una risposta sorprendente: forse alcuni di questi oggetti non sono cresciuti lentamente, ma sono nati già molto grandi.

Come è stata effettuata la misurazione

Per arrivare a questa conclusione, il team ha utilizzato lo strumento NIRSpec del telescopio Webb, capace di analizzare la composizione e il movimento dei gas attorno al buco nero.

Gli astronomi hanno studiato il moto dell’idrogeno che orbita attorno alla regione centrale della galassia e hanno scoperto un comportamento definito moto kepleriano, simile a quello dei pianeti che ruotano attorno al Sole.

Questo dato è fondamentale perché permette di misurare direttamente la massa dell’oggetto centrale.

I risultati hanno confermato che il buco nero possiede una massa di circa 50 milioni di masse solari e che rappresenta addirittura due terzi della massa totale della galassia.

Per fare un confronto, nelle galassie vicine a noi i buchi neri supermassicci costituiscono generalmente una percentuale minima della massa complessiva.

Una galassia quasi priva di stelle

Un altro elemento che ha colpito gli scienziati riguarda la composizione chimica di QSO1.

Le analisi mostrano che il gas della galassia è composto quasi esclusivamente da idrogeno ed elio, gli elementi prodotti dal Big Bang. Mancano invece quantità significative di elementi più pesanti, come ossigeno, carbonio o ferro, normalmente generati dalle stelle.

In termini astronomici, la galassia presenta una metallicità estremamente bassa, inferiore allo 0,5% di quella del Sole.

Questo suggerisce che il sistema non abbia ancora attraversato una lunga fase di formazione stellare e rafforza l’idea che il buco nero possa essere apparso molto presto, addirittura prima dello sviluppo della galassia stessa.

L’ipotesi dei buchi neri primordiali

I risultati alimentano una teoria che negli ultimi anni ha acquisito crescente attenzione: quella dei buchi neri a collasso diretto.

Secondo questo scenario, enormi nubi di gas presenti nell’universo primordiale avrebbero potuto collassare direttamente in giganteschi buchi neri, senza passare attraverso la fase intermedia della formazione stellare.

In pratica, alcuni buchi neri potrebbero essere nati già con masse enormi, diventando successivamente il nucleo attorno al quale si sono formate le prime galassie.

Se questa ipotesi fosse confermata, il rapporto tra galassie e buchi neri andrebbe completamente ripensato.

Un cambio di paradigma per la cosmologia

Gli stessi ricercatori parlano di una scoperta potenzialmente rivoluzionaria. Per anni gli astronomi hanno considerato i buchi neri supermassicci come il risultato dell’evoluzione galattica. Ora emerge la possibilità che, almeno in alcuni casi, siano stati proprio loro a guidare la nascita delle galassie.

Il telescopio James Webb continua così a mostrare un universo primordiale molto più complesso e sorprendente di quanto immaginato.

Ogni nuova osservazione sembra aggiungere un tassello inatteso a una storia cosmica che gli scienziati stanno ancora cercando di ricostruire. E la domanda che sembrava avere una risposta semplice – viene prima la galassia o il buco nero? – oggi appare più aperta che mai.

Foto di Adis Resic da Pixabay