Ricerche recenti suggeriscono una soluzione a un mistero cosmico di lunga data: la formazione inaspettatamente rapida di buchi neri supermassicci nell’universo primordiale. I dati del James Webb Space Telescope (JWST) hanno rivelato che questi colossi esistevano già 500 milioni di anni dopo il Big Bang, molto prima di quanto previsto dagli attuali modelli cosmologici. Un nuovo studio propone che questi buchi neri siano cresciuti in modo esplosivo attraverso periodi di “accrescimento super-Eddington”, essenzialmente una frenesia alimentare cosmica.
Il problema dei primi buchi neri
Il modello standard della formazione dei buchi neri suggerisce che crescano nel corso di miliardi di anni attraverso fusioni e graduale accrescimento di materia. Tuttavia, le osservazioni del JWST hanno mostrato che i buchi neri supermassicci esistevano quando l’universo aveva solo una frazione della sua età attuale, rendendo il loro arco temporale di sviluppo impossibile secondo la teoria convenzionale. Questa discrepanza – l’esistenza di buchi neri massicci troppo presto nella storia cosmica – richiedeva una nuova spiegazione.
La soluzione: accrescimento di Super-Eddington
I ricercatori della Maynooth University hanno utilizzato simulazioni computerizzate avanzate per dimostrare come i primi buchi neri potessero aggirare i normali limiti di crescita. L’universo primordiale era caratterizzato da nubi di gas caotiche e dense. In queste condizioni, i buchi neri più piccoli potrebbero superare brevemente il “limite di Eddington”, la velocità massima alla quale un buco nero può consumare materia senza che la pressione della radiazione ne interrompa l’afflusso.
“Abbiamo rivelato, utilizzando simulazioni computerizzate all’avanguardia, che la prima generazione di buchi neri… è cresciuta incredibilmente velocemente, fino a diventare decine di migliaia di volte più grandi del nostro sole.” – Daxal Mehta, Università di Maynooth.
Questa rapida crescita, chiamata “accrescimento super-Eddington”, ha permesso ai primi buchi neri di accumulare rapidamente massa, raggiungendo dimensioni di decine di migliaia di masse solari. Sebbene non sia ancora supermassiccio, ciò fornisce un vantaggio cruciale per le future fusioni che alla fine formerebbero i giganti del centro galattico che osserviamo oggi.
Implicazioni per i modelli seme del buco nero
In precedenza, l’ipotesi prevalente suggeriva che solo i “semi pesanti” – buchi neri nati con una massa già significativa – potessero crescere abbastanza velocemente da spiegare i dati JWST. Questa nuova ricerca suggerisce che anche i buchi neri di massa stellare standard, date le giuste condizioni, possono crescere abbastanza rapidamente da avviare il processo di formazione del buco nero supermassiccio.
Il futuro della ricerca
La verifica di questa teoria richiederà nuovi strumenti di osservazione. I rilevatori di onde gravitazionali, come l’imminente Laser Interferometer Space Antenna (LISA), potrebbero essere in grado di rilevare le fusioni di questi primi buchi neri in rapida crescita, fornendo una prova diretta della frenesia alimentare proposta.
In conclusione, la scoperta che i primi buchi neri potrebbero crescere a ritmi estremi nelle condizioni caotiche del giovane universo offre una spiegazione convincente per la loro presenza inaspettata. Questa ricerca non solo fa luce sulla formazione dei buchi neri supermassicci, ma evidenzia anche l’importanza delle simulazioni ad alta risoluzione per svelare i misteri del cosmo primordiale.
