Un articolo pubblicato sulla rivista “Nature Astronomy” riporta i risultati dello studio della galassia nana catalogata come LID-568, che ha al suo centro un buco nero supermassiccio che sta divorando materiali a un ritmo che è oltre quaranta volte superiore ai suoi limiti teorici. Un team di ricercatori guidato dall’astronoma Hyewon Suh dell’International Gemini Observatory/NSF NOIRLab che include Federica Loiacono, Giorgio Lanzuisi, Stefano Marchesi e Roberto Decarli dell’INAF (Istituto nazionale di astrofisica) ha combinato osservazioni condotte con i telescopi spaziali Chandra e James Webb per ottenere dati precisi su questo buco nero supermassiccio così vorace. Lo vediamo com’era circa 1,5 miliardi di anni dopo il Big Bang e la sua scoperta indica un modo in cui questi oggetti così estremi riescono a crescere così rapidamente.

Negli ultimi anni, sono stati scoperti diversi buchi neri supermassicci nell’universo primordiale che devono essere cresciuti in modo molto rapido dal punto di vista astronomico. Gli scienziati faticano a capire i processi di accrescimento così rapido per la difficoltà nell’osservare i dettagli di galassie lontane oltre dieci miliardi di anni luce. LID-568 offre dettagli davvero interessanti.

Il team di Hyewon Suh ha usato il telescopio spaziale James Webb per osservare un campione di galassie che fanno parte dell’indagine COSMOS condotta con l’osservatorio per i raggi X Chandra della NASA. Si tratta di un’indagine su galassie molto luminose ai raggi X ma invisibili a frequenze ottiche e del vicino infrarosso.

Il telescopio James Webb ha una sensibilità superiore a quella di altri strumenti costruiti per l’astronomia infrarossa e ha permesso di rilevare le emissioni dell’antichissima galassia nana LID-568 in questa banda. In particolare, lo strumento NIRSpec (Near InfraRed Spectrograph) ha permesso di ottenere uno spettro delle emissioni elettromagnetiche rilevate per ogni pixel del campo visivo invece della fenditura ristretta che viene ottenuta nella tradizionale spettroscopia.

Le rilevazioni ai raggi X lasciavano molte incertezze su LID-568 ma l’aggiunta di quelle agli infrarossi ha permesso ai ricercatori di ottenere molte nuove informazioni sul buco nero supermassiccio al suo centro. In particolare, è stato possibile rilevare i potenti deflussi di gas attorno a quel buco nero. Ciò ha permesso di capire che una buona parte della sua massa è arrivata in un singolo episodio di accrescimento. Tuttavia, quell’accrescimento è avvenuto oltre quaranta volte più velocemente dei suoi limiti teorici.

Il cosiddetto limite di Eddington è legato alla luminosità massima di un buco nero e alla velocità con cui può inghiottire materia mantenendo un equilibrio tra forza di gravità e spinta verso l’esterno generata dal calore dei materiali che stanno cadendo verso il buco nero. Il buco nero supermassiccio all’interno di LID-568 è stato definito un super-Eddington perché supera notevolmente quel limite.

Non è ancora chiaro se i semi da cui nascono i buchi neri supermassicci si formino dal collasso di una stella primordiale di massa colossale o dal collasso diretto di una nube di gas. Questo tudio non offre una risposta ma indica che un seme può aumentare notevolmente la sua massa in un singolo episodio. In sostanza, i super-Eddington potrebbero essere stati normali quando l’universo era giovane ma è difficile trovarli.

Forse la stabilità di un sistema come un super-Eddington viene mantenuta da potenti deflussi come quelli rilevati in LID-568, i quali costituiscono una valvola di sfogo per l’energia in eccesso generata da episodi di accrescimento di quel tipo così rapido.

I ricercatori intendono condurre osservazioni mirate della galassia nana LID-568 con il telescopio spaziale James Webb per indagare ulteriormente sui meccanismi di crescita del suo buco nero supermassiccio. La sua massa è stata stimata attorno a 7,2 milioni di volte quella del Sole, che non è particolarmente massiccio per questo tipo di oggetti estremi, un altro problema nel suo studio. Webb ha dimostrato ancora una volta le possibilità che offre agli astronomi e potrebbe permettere di trovare altri super-Eddington offrendo altre informazioni sulla loro rapida crescita.