Un articolo pubblicato sulla rivista “Nature Astronomy”, uno pubblicato su “The Astrophysical Journal Letters” e uno sottoposto per la pubblicazione su “The Astrophysical Journal” riportano diversi aspetti dello studio del più lontano buco nero rilevato ai raggi X. Diversi team di ricercatori hanno combinato i dati ottenuti con l’Osservatorio per i raggi X Chandra e il telescopio spaziale James Webb per studiare la galassia UHZ1 ai raggi X e agli infrarossi. Il risultato è la scoperta di un buco nero supermassiccio in fase di crescita circa 470 milioni di anni dopo il Big Bang. Lo studio offre prove che esso è nato avendo già una massa notevole, confermando che i buchi neri supermassicci crescono da semi che si formano dal collasso diretto di enormi quantità di gas.
L’immagine (Raggi X: NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán; infrarossi: NASA/ESA/CSA/STScI; elaborazione immagine: NASA/CXC/SAO/L. Frattare & K. Arcand) mostra la galassia UHZ1 vista dall’Osservatorio per i raggi X Chandra e dal telescopio spaziale James Webb. UHZ1 è un oggetto piccolissimo visto dietro l’ammasso galattico Abell 2744.
Akos Bogdan del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) ha guidato un team che ha trovato il buco nero supermassiccio nella galassia UHZ1 e ha pubblicato i risultati su “Nature Astronomy”. Il telescopio spaziale James Webb ha permesso di stabilire che UHZ1 è distante circa 13,2 miliardi di anni luce. Due settimane di osservazioni condotte con l’Osservatorio per i raggi X Chandra della NASA hanno mostrato le emissioni di raggi X tipiche di un buco nero supermassiccio in fase di crescita.
Perfino questi strumenti così potenti sono stati in grado di osservare la galassia UHZ1 grazie a una lente gravitazionale: l’ammasso galattico Abell 2744, a circa 3,5 miliardi di anni luce dalla Terra, ha distorto l’immagine di UHZ1 con la sua forza di gravità ingrandendola di circa quattro volte. Ciò ha permesso alle deboli emissioni infrarosse e di raggi X di raggiungere la Terra.
La stima della massa del buco nero supermassiccio al centro della galassia UHZ1 è molto approssimativa, tra 10 e 100 milioni di volte quella del Sole. Anche il limite inferiore è notevole pensando che si tratta di una galassia molto giovane. Le emissioni di raggi X indicano che sta crescendo notevolmente inghiottendo molto gas che si scalda mentre cade verso di esso al punto da generare quelle potenti emissioni elettromagnetiche.
Le osservazioni del telescopio spaziale James Webb indicano anche che la galassia UHZ1 è il risultato di una fusione galattica avvenuta da non molto in termini astronomici. Le fusioni galattiche sono comuni anche oggi e nell’universo primordiale le galassie erano piene di idrogeno, una situazione che secondo le previsioni favoriva la formazione di semi di buchi neri supermassicci.
I dati raccolti hanno una buona corrispondenza con le previsioni teoriche riguardanti un buco nero che è nato con una massa tra 10.000 e 100.000 volte quella del Sole dal collasso diretto di una nube gigante di gas. Queste previsioni erano state già proposte nel 2017 per quello che era stato definito un buco nero fuori misura da Priyamvada Natarajan dell’Università di Yale, tra i membri del team di Akos Bogdan e primo autore dell’articolo sottoposto a “The Astrophysical Journal”.
I dati raccolti dal telescopio spaziale James Webb sono parte dell’indagine Ultradeep Nirspec and nirCam ObserVations before the Epoch of Reionization (UNCOVER). L’articolo pubblicato su “The Astrophysical Journal Letters” è di un team guidato da Andy Goulding del team UNCOVER e descrive il nucleo galattico attivo di UHZ1 grazie ai datti spettroscopici raccolti dallo strumento Near Infrared Spectrograph (NIRSpec).
Questo studio offre nuove conferme ai modelli riguardanti la formazione dei buchi neri supermassicci primordiali e un esempio di utilizzo combinato di due strumenti molto diversi per ottenere questo risultato. Ciò offre ai ricercatori la possibilità di continuare le ricerche di altri nuclei galattici attivi che hanno caratteristiche che indicano una fase di crescita del loro buco nero supermassiccio.
