Gli astronomi hanno trovato un enorme buco nero risalente all’universo primordiale che potrebbe essere una delle prime strutture a formarsi dopo il Big Bang, piuttosto che il collasso di una stella gigante. Questa scoperta mette in discussione le teorie standard sulla formazione dei buchi neri e suggerisce l’esistenza di buchi neri primordiali, un tipo ipotetico teorizzato decenni fa.
Anomalia nella prima galassia Abell 2744-QSO1
Il buco nero è stato identificato all’interno della galassia Abell 2744-QSO1, osservata 13 miliardi di anni fa utilizzando il James Webb Space Telescope (JWST). Ciò che rende insolito questo buco nero è la sua dimensione – circa 50 milioni di volte la massa del nostro Sole – combinata con una quasi totale mancanza di stelle nella galassia che lo ospita. I modelli standard prevedono che le galassie e i buchi neri si formino insieme o che i buchi neri emergano dalla morte di stelle massicce. Questa galassia rompe questo schema.
Buchi neri primordiali: una rinascita teorica
Il team dietro la scoperta ha eseguito simulazioni che suggeriscono che questo buco nero potrebbe aver avuto origine come buco nero primordiale, proposto per la prima volta da Stephen Hawking e Bernard Carr nel 1974. Questi oggetti non si sarebbero formati da stelle ma si sarebbero invece coalizzati dalle fluttuazioni di densità nell’universo neonato. La differenza fondamentale è che si pensa che i buchi neri primordiali si siano formati direttamente dalla distribuzione non uniforme della materia immediatamente dopo il Big Bang, piuttosto che dal collasso stellare.
Le simulazioni supportano l’origine primordiale
I calcoli iniziali erano in linea con le osservazioni, ma mancavano di dettagli. Simulazioni successive e più approfondite hanno tenuto conto dei flussi di gas, della formazione stellare e delle interazioni tra buchi neri primordiali. I risultati corrispondevano strettamente alla massa osservata del buco nero, alla presenza di elementi più pesanti e ad altre caratteristiche di Abell 2744-QSO1. Ciò suggerisce che i buchi neri primordiali potrebbero essere una spiegazione praticabile per questa struttura cosmica primordiale.
Domande e sfide rimanenti
Alcuni aspetti restano però poco chiari. I modelli standard di buco nero primordiale spesso producono buchi neri di circa 1 milione di masse solari; QSO1 è cinque volte più grande. Un altro problema è la mancanza di sorgenti di radiazioni ad alta energia nelle vicinanze necessarie per innescare la formazione del buco nero primordiale. Nonostante queste sfide, gli scienziati ritengono che questi buchi neri potrebbero essersi fusi rapidamente fino a diventare estremamente massicci.
“Con queste nuove osservazioni che le normali teorie [sulla formazione dei buchi neri] faticano a riprodurre, la possibilità di avere massicci buchi neri primordiali nell’universo primordiale diventa più ammissibile”, afferma Boyuan Liu dell’Università di Cambridge.
La scoperta non prova l’esistenza dei buchi neri primordiali, ma fornisce prove convincenti che siano una seria possibilità. Sono necessarie ulteriori ricerche per confermare se questo buco nero sia davvero un’eco del Big Bang o una rara anomalia nel quadro consolidato dell’astrofisica.
