Un buco nero supermassiccio primordiale al centro di una ragnatela cosmica

Concetto artistico di buco nero supermassiccio circondato da galassie in una ragnatela cosmica (Immagine ESO/L. Calçada)
Concetto artistico di buco nero supermassiccio circondato da galassie in una ragnatela cosmica (Immagine ESO/L. Calçada)

Un articolo pubblicato sulla rivista “Astronomy & Astrophysics Letters” riporta uno studio su un gruppo di sei galassie che circondano un buco nero supermassiccio i quali risalgono a un’epoca primordiale in cui l’universo aveva meno di un miliardo di anni. Un team di ricercatori guidato da Marco Mignoli dell’INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica) di Bologna che include altri scienziati dell’INAF ha usato il Very Large Telescope (VLT) dell’ESO e il Large Binocular Telescope (LBT) per osservare quella struttura che è risultata complessa in quanto include filamenti di materia che si estendono per una distanza oltre 300 volte le dimensioni della Via Lattea. Il gas che si addensa in quella struttura forma quelli che sono stati paragonati ai fili di una ragnatela e quel gas potrebbe essere il responsabile dello sviluppo di un buco nero supermassiccio in un’epoca così remota.

La comprensione dei meccanismi che portano alla formazione di un buco nero supermassiccio che può avere una massa anche miliardi di volte quella del Sole è un argomento di ricerca molto importante nel campo dell’astronomia in questi ultimi anni. Ciò perché esso è strettamente legato allo studio dell’evoluzione delle galassie e alla formazione stellare. La scoperta di buchi neri supermassicci nell’universo primordiale costituisce un problema perché la loro crescita è stata estremamente veloce in termini astronomici. Osservare oggetti lontani parecchi miliardi di anni luce nei dettagli necessari è tutt’altro che facile.

Una spiegazione all’esistenza di buchi neri supermassicci nell’universo primordiale può arrivare da strutture cosmiche su larga scala come gruppi di galassie o protogalassie con una grande quantità di gas che può essere divorato in tempi rapidi da un buco nero al punto da raggiungere una massa di milioni se non miliardi di volte quella del Sole. Il team di Marco Mignoli ha cercato il candidato giusto per osservazioni mirate e ha scelto il quasar catalogato come SDSS J1030+0524, o semplicemente J1030, che viene alimentato da un buco nero supermassiccio ed è circondato da un gruppo di sei galassie. Noi vediamo quella struttura com’era circa 900 milioni di anni dopo il Big Bang, quando l’universo era giovanissimo.

I ricercatori hanno usato parecchi strumenti multi-object spectrographs (MOS) e il DEep Imaging Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) montati sul telescopio Keck II da 10 metri, gli strumenti MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) e FORS 2 (FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph) montati sul VLT e lo strumento Multi-Object Dual Spectrograph (MODS) montato sul LBT per osservare J1030 scoprendo una struttura cosmica composta di filamenti di materia che si estendono per una distanza oltre 300 volte le dimensioni della Via Lattea. Marco Mignoli ha paragonato gli addensamenti di gas presenti in quella struttura ai fili di una gigantesca ragnatela e ha dichiarato che le galassie si trovano ed evolvono dove questi filamenti si incrociano. Al loro interno fluiscono grandi quantità di gas, che alimenta sia le galassie stesse che probabilmente il buco nero supermassiccio al centro di questa struttura.

Questa scoperta per certi versi sposta il problema, nel senso che se galassie e buco nero supermassiccio si sono formati grazie a quella struttura, cos’ha formato quella struttura? Secondo gli astronomi, la chiave è negli aloni giganti di materia oscura. Essi potrebbero aver attratto enormi quantità di gas in un’epoca ancor più remota e la loro combinazione potrebbe essere la causa della formazione di quelle ragnatele cosmiche.

Secondo Roberto Decarli, un altro astronomo dell’INAF di Bologna che ha partecipato a questo studio, la scoperta del team supporta l’idea che i buchi neri più lontani e massicci si formmino e accrescano all’interno di aloni di materia oscura massicci all’interno di strutture su larga scala e che la mancanza di precedenti avvistamenti di tali strutture era probabilmente dovuta a limiti osservativi. In effetti, è stata necessaria la combinazione di diversi strumenti montati su tre dei più grandi telescopi del mondo per scoprire la ragnatela cosmica attorno a J030.

Gli strumenti utilizzati hanno confermato la presenza di sei galassie attorno al quasar J030 ma c’erano anche altre candidate. Il problema è che sono talmente distanti che è difficile ottenere osservazioni di qualità sufficiente a stabilire con la precisione necessaria la loro posizione e quindi la distanza dal quasar. Anche per questo motivo, gli studi continueranno.

Barbara Balmaverde dell’INAF di Torino, anche lei parte del team che ha condotto questa studio, ha menzionato l’Extremely Large Telescope dell’ESO, in fase di costruzione in Cile, come strumento per future osservazioni. Nei prossimi anni possiamo aspettarci nuove scoperte su buchi neri supermassicci, soprattutto quelli primordiali, e sull’influenza che hanno sulle galassie che li ospitano.

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