Nella famiglia dei buchi neri ci sono molti membri abbastanza diversi. Innanzitutto ci sono i buchi neri stellari, storicamente i primi scoperti (in teoria) dai fisici, poi (attraverso l’osservazione) dagli astronomi. Si formano in seguito alla morte di una stella la cui massa iniziale supera da 20 a 40 volte quella del Sole. Questi buchi neri stellari hanno una massa compresa tra tre e decine di masse solari, perché la stella che li ha formati ha nel frattempo perso massa.
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I buchi neri supermassicci vivono al centro delle galassie. Si tratta di Gargantua che vanno da milioni a diversi miliardi di masse solari. Il meccanismo che porta alla loro formazione rimane un mistero, ma osserviamo che sono presenti, numerosissimi e molto massicci, già agli albori dell’Universo. Solo che non sappiamo davvero perché. È questo uno dei grandi enigmi astrofisici, oggetto di uno studio pubblicato su arXiv.
I buchi neri di massa intermedia sono l’anello mancante tra i due sopra menzionati. Hanno una massa compresa tra 1.000 e 50.000 masse solari – un intervallo ancora da specificare – e potrebbero esistere, ad esempio, in nubi molecolari giganti o ammassi globulari. Numerosi indizi osservativi mostrano che esistono davvero.
Ci sarebbe tuttavia un’ultima categoria: i buchi neri primordiali. Ancora sfuggenti, sono teoricamente previsti da tempo come gli altri tre. Durante il primo secondo dell’Universo, le condizioni erano molto diverse da quelle odierne, allora eccessivamente calde e dense. L’Universo era interamente immerso nella radiazione, sebbene assolutamente opaco, e se avessimo trovato piccole fluttuazioni di densità qua e là, la materia avrebbe potuto collassare in buchi neri di piccola massa.
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I più piccoli danno alla luce i mostri più grandi!
Lo studio in questione suggerisce che proprio questi buchi neri primordiali sarebbero i germi, o semi, dei buchi neri supermassicci. Sarebbe bastato che si fondessero rapidamente tra loro. Certamente non si tratta dell’ipotesi di formazione più comune, perché si cerca invece stelle primitive, molto massicce (chiamate Popolazione III), ovvero immense nubi di gas capaci di conferire rapidamente masse gigantesche ai buchi neri supermassicci.
Tuttavia, questa ipotesi è molto interessante e relativamente elegante, perché aiuterebbe a spiegare perché oggi non vediamo più questi buchi neri primordiali. Sì, non sarebbero più affatto piccoli, avendo potenzialmente dato alla luce i più grandi mostri dell’Universo!
Esiste un modo per testare questa ipotesi secondo cui i buchi neri primordiali sarebbero il seme dei supermassicci
Tutto questo va bene, ma un’ipotesi scientifica senza un modo per testarla non vale molto. In effetti, gli autori offrono un modo presto accessibile per testare il loro modello! Se questi buchi neri primordiali si fondessero in un numero così grande, avrebbero prodotto onde gravitazionali. E se all’inizio dell’Universo fossero circa una trentina di masse solari – ipotesi ritenuta plausibile – allora un interferometro laser come il telescopio Einstein, un progetto tipo Ligo, ma con bracci lunghi 10 km anziché 4 km, sarebbe in grado per rilevare queste onde gravitazionali residue.
Sarebbe un doveroso ritorno alla storia se l’enigma della formazione dei buchi neri supermassicci fosse risolto grazie a un telescopio chiamato Einstein, le cui equazioni rivelarono l’esistenza dei buchi neri e delle onde gravitazionali!
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