James-Webb rileva un vorace buco nero che mette alla prova la nostra comprensione dell'Universo primordiale

Non ha un nome molto carino (LID-568), ma è luminoso, il che è un peccato per un buco nero. Gli astronomi dell'Osservatorio Internazionale Gemini negli Stati Uniti hanno notato che supera una soglia critica in termini di velocità di accrescimento della materia. In altre parole, la velocità con cui assorbe quest'ultimo ruotando attorno a sé. Questo buco nero “mangia” troppo.

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Il telescopio spaziale identifica Gargantua troppo vorace

Concludiamo le presentazioni prima di dettagliare perché e come questa scoperta rappresenta un vero passo avanti nella comprensione dell'evoluzione delle prime galassie. LID-568 si trova nell’Universo allora aveva solo 1,5 miliardi di anni – oggi ha 13,78 miliardi. Risiede in una galassia chiamata AGN (Activ Galaxy Nucleus) dove vediamo che il suo nucleo, e quindi il suo buco nero centrale, assorbe molta materia.

Originariamente LID-568 appariva in un catalogo di galassie del telescopio Chandra, specializzato in raggi X. Tuttavia, è proprio questo tipo di radiazione che caratterizza l'AGN e la golosità dei buchi neri. Infatti, quando la materia cade mentre ruota attorno a un buco nero nel suo disco di accrescimento, si riscalda e si irradia sempre più intensamente man mano che si avvicina all’orizzonte degli eventi.

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Facciamo ora l'analogia di un gigante che conati di vomito così tanto che una certa quantità di cibo non riesce a entrare dalla sua bocca. È un po' quello che accade con i buchi neri, con questa differenza: la materia arriva così velocemente sull'orizzonte sferico (più o meno sferico in realtà) che salirà lungo linee magnetiche venendo espulsa sotto forma di getto. Ecco come si formano i getti di flusso del buco nero.

Questo buco nero supermassiccio fa esplodere il limite di Eddington del 44%

Esiste un limite, chiamato limite di Eddington, che corrisponde alla massima luminosità possibile per un oggetto sferico che accresce materia. Oltre questo limite, si suppone che la pressione della radiazione superi la gravità. Pensiamo allora che questo meccanismo molto complesso sia legato alla comparsa dei forti flussi di materia osservati, ad esempio con i getti provenienti dai buchi neri. LID-568 è esattamente del 44% oltre il limite di Eddington.

Senza James-Webb, questo buco nero “super Eddington” sarebbe senza dubbio passato inosservato, perché la sua massa non è straordinaria. “Pesa” 7 milioni di masse solari, una cifra impressionante per un buco nero dell’Universo primordiale, ma insufficiente per distinguersi tra le altre galassie AGN.

“In definitiva, il rilevamento di LID-568 sarebbe impossibile senza JWST. L’utilizzo dello spettrografo a campo integrale è stato innovativo e necessario per ottenere la nostra osservazione”afferma entusiasta Emanuele Farina, astronomo internazionale dell'Osservatorio Gemini/NSF NOIRLab e coautore dell'articolo.

La fase “super Eddington” è un buon indizio per spiegare la rapida crescita dei buchi neri supermassicci

Ci sono ancora molti misteri che circondano la formazione e la crescita dei buchi neri supermassicci. In particolare, non sappiamo come alcuni possano essere così grandi così presto. Questa fase “super Eddington” sembra quindi costituire un buon indizio sulla loro rapida evoluzione.

Gli autori dello studio ricordano inoltre che ci sono due ipotesi principali per la loro formazione: o questi buchi neri nascono da semi “pesanti”, cioè da gigantesche nubi di gas che collassano direttamente nei buchi neri, oppure da semi “leggeri”, stelle primitive molto più massicce di quelle che conosciamo oggi.