Due articoli, uno pubblicato sulla rivista “Nature” e uno sulla rivista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”, riportano diversi aspetti di uno studio del buco nero supermassiccio catalogato come Abell 2744-QSO1, o semplicemente QSO1, che indicano che è più antico della galassia che lo ospita. Un team di ricercatori che include parecchi scienziati dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), dell’Università degli Studi di Firenze, della Scuola Normale Superiore di Pisa, della Sapienza Università di Roma e dell’Università degli Studi dell’Insubria ha usato osservazioni condotte con il telescopio spaziale James Webb per studiare QSO1 e misurare la sua massa a circa 50 milioni di volte quella del Sole. Ciò significa che esso costituisce almeno due terzi della massa complessiva della galassia, un’anomalia che tradisce la sua età e lascia aperte alcune possibili ipotesi sulla sua origine.
L’immagine (NASA, ESA, CSA, Lukas Furtak (Ben-Gurion University); Image Processing: Alyssa Pagan (STScI)) catturata dallo strumento NIRCam (the Near Infrared Camera) del telescopio spaziale James Webb mostra Abell 2744-QS01. Nei riquadri ci sono ingrandimenti di tre viste separate di QS01 generate dall’effetto di lente gravitazionale.
In genere, si ritiene che i buchi neri si formino all’interno delle galassie ma è ancora difficile spiegare in modo esauriente la presenza di buchi neri supermassicci primordiali. Nel caso di QSO1, si stima che lo stiamo osservando com’era circa 700 milioni di anni dopo il Big Bang, poco più di 13 miliardi di anni fa. In alcuni casi, sono stati proposti meccanismi che permettono una rapida crescita di un buco nero ma non sono in grado di spiegare un buco nero supermassiccio così antico e così massiccio rispetto alla galassia che lo ospita.
Tra il novembre 2022 e il luglio 2024, il programma UNCOVER (Ultradeep NIRSpec and NIRCam ObserVations before the Epoch of Reionization) ha sfruttato la lente gravitazionale generata dall’ammasso galattico Abell 2744 per osservare galassie primordiali con il telescopio spaziale James Webb. Nel 2023 sono arrivate le prime osservazioni di QSO1, un oggetto della classe chiamata “piccoli puntini rossi” (in inglese, little red dots), galassie attive che ci appaiono di colore rosso a causa della polvere e della notevole distanza.
La presenza di gas che orbita attorno al centro della galassia che ospita QSO1 ha permesso di creare un modello dei suoi movimenti. Ciò significa che è stato possibile misurare l’influenza gravitazionale di questo buco nero supermassiccio e di conseguenza la sua massa, stimandola a circa 50 milioni di volte quella del Sole. Si tratta di un risultato ottenuto grazie a Moka3D, un software sviluppato all’INAF di Arcetri e all’Università di Firenze.
La massa di QSO1 è almeno due terzi di quella complessiva della galassia che lo ospita. Nelle galassie vicine, ci sono buchi neri supermassicci che costituiscono solo una piccola frazione della massa galattica complessiva. Questo risultato rende QSO1 un’anomalia che indica che si dev’essere formato prima della sua galassia con un’altra fonte di materiale per poter essere così massiccio rispetto ad essa.
Al momenti ci sono alcune ipotesi sull’origine di QS01 ma vanno indagate e non è facile trovare informazioni certe riguardo a oggetti così antichi. Potrebbe trattarsi dell’evoluzione di un buco nero primordiale o di un buco nero nato per il collasso diretto di una massa di gas troppo grande per formare una stella.
È possibile che piccoli puntini rossi come QS01 non fossero rari quando l’universo era giovane. Vari gruppi di astronomi stanno studiando oggetti di quel tipo per stimarne la massa e cercare di capire se possano essere anch’essi più antichi delle galassie che li ospitano. I risultati potrebbero aiutare a compiere un altro passo in avanti nella ricostruzione delle prime fasi della storia dell’universo.
