Il James Webb riscrive la storia dell’Universo primordiale
Un buco nero gigantesco, nato quando l’Universo aveva appena 700 milioni di anni, potrebbe aver preceduto la formazione delle stelle e della stessa galassia che oggi lo ospita. È questa la straordinaria scoperta ottenuta grazie al Telescopio Spaziale James Webb (JWST) da un team internazionale di ricercatori con una forte partecipazione italiana guidata da studiosi dell’Istituto Nazionale di Astrofisica.
Lo studio, pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature, rappresenta una delle più importanti scoperte astronomiche degli ultimi anni e mette in discussione i modelli classici di formazione delle galassie e dei buchi neri supermassicci.
Il buco nero da 50 milioni di masse solari osservato a 13 miliardi di anni luce
L’oggetto osservato, denominato Abell 2744-QSO1 (QSO1), appartiene alla misteriosa categoria dei cosiddetti “Little Red Dots”, piccole galassie attive estremamente compatte e arrossate dalla polvere cosmica e dall’enorme distanza.
Grazie alla straordinaria sensibilità del James Webb Space Telescope e all’effetto di lente gravitazionale generato dall’ammasso galattico Pandora, gli astronomi sono riusciti a osservare il movimento del gas di idrogeno attorno al nucleo della galassia.
Le osservazioni effettuate con lo strumento NIRSpec hanno evidenziato una rotazione di tipo kepleriano, simile a quella dei pianeti attorno al Sole. Questo ha consentito ai ricercatori di effettuare la prima misura diretta della massa di un buco nero così antico: circa 50 milioni di masse solari.
Un buco nero più grande della sua galassia
Il dato che ha sorpreso maggiormente gli scienziati riguarda il rapporto tra la massa del buco nero e quella dell’intera galassia ospite.
Secondo quanto emerso dalle analisi, il buco nero rappresenta addirittura i due terzi della massa totale del sistema galattico, una proporzione mai osservata prima nell’Universo conosciuto.
“Grazie all’effetto di lente gravitazionale e alla sensibilità del telescopio JWST siamo riusciti per la prima volta a modellare i moti del gas intorno a un buco nero in un Little Red Dot a soli 700 milioni di anni dopo il Big Bang”, ha spiegato Giovanni Cresci, tra i coautori dello studio.
Per l’analisi è stato utilizzato anche MOKA3D, un innovativo software sviluppato presso l’INAF di Arcetri e l’Università di Firenze, capace di ricostruire il comportamento gravitazionale del gas attorno ai buchi neri primordiali.
Gas quasi incontaminato: nell’Universo non erano ancora nate le stelle
Le osservazioni hanno inoltre rivelato un ambiente chimico quasi “vergine”. La metallicità del sistema risulta inferiore allo 0,5% rispetto a quella del Sole, segnale che il gas presente nella galassia è composto quasi esclusivamente da idrogeno ed elio.
Questo significa che nella galassia non si erano ancora verificati importanti processi di evoluzione stellare e produzione di elementi pesanti come ossigeno, carbonio o ferro.
In pratica, gli astronomi stanno osservando una struttura cosmica nata quando l’Universo era ancora nelle sue primissime fasi evolutive.
La teoria dei “semi pesanti” cambia la cosmologia
La scoperta rafforza una teoria sempre più discussa nella comunità scientifica: alcuni buchi neri supermassicci potrebbero essere nati direttamente enormi, attraverso il collasso di gigantesche nubi di gas primordiale.
Si tratta della cosiddetta teoria dei “semi pesanti”, alternativa ai modelli tradizionali secondo cui i buchi neri crescono lentamente nel tempo inglobando materia e fondendosi con altri oggetti compatti.
Secondo questa nuova interpretazione, i buchi neri potrebbero essersi formati addirittura prima delle stelle e delle galassie, diventando i veri “semi” attorno ai quali si è poi sviluppata la struttura dell’Universo.
Il contributo italiano alla scoperta cosmologica
Alla ricerca hanno partecipato ricercatrici e ricercatori dell’Università degli Studi di Firenze, della Scuola Normale Superiore, della Sapienza Università di Roma e dell’Università degli Studi dell’Insubria, confermando ancora una volta il ruolo centrale dell’Italia nella ricerca astronomica internazionale.
La scoperta potrebbe aprire una nuova fase nello studio dell’Universo primordiale e dell’origine dei buchi neri supermassicci, uno dei più grandi enigmi della cosmologia moderna.
