Un buco nero appena osservato nell’universo primordiale sta sfidando i modelli astrofisici consolidati superando i tassi di crescita previsti e mostrando contemporaneamente schemi di radiazione inaspettati. L’oggetto, designato ID830, è un buco nero supermassiccio (SMBH) che esisteva quando l’universo aveva solo il 15% della sua età attuale, pesando già 440 milioni di volte la massa del nostro Sole. Questa scoperta solleva domande fondamentali su come queste entità colossali si siano formate così rapidamente.
Il limite di Eddington e la crescita del Super-Eddington
I buchi neri sono noti per i loro appetiti insaziabili, ma la loro crescita è teoricamente limitata dal limite di Eddington. Questo “limite di velocità” impone che la pressione verso l’esterno della radiazione emessa dalla materia in caduta dovrebbe eventualmente fermare l’ulteriore accrescimento. Tuttavia, ID830 sembra consumare materia a 13 volte il limite di Eddington, un’impresa precedentemente ritenuta impossibile per periodi prolungati.
I ricercatori propongono diversi meccanismi per spiegare questa crescita super-Eddington. Una possibilità è che il buco nero subisca brevi e intensi impulsi di alimentazione, ingerendo rapidamente gas e polvere prima che si accumuli la pressione di radiazione. Un altro suggerisce che il materiale venga consumato dall’equatore del buco nero mentre la radiazione viene espulsa dai suoi poli, aggirando le solite limitazioni.
La combinazione inaspettata di emissioni radio e di raggi X
Ciò che rende l’ID830 ancora più peculiare è che emette sia raggi X intensi che onde radio allo stesso tempo. I modelli attuali prevedono che l’accrescimento del super-Eddington dovrebbe sopprimere le emissioni radio. Questa contraddizione suggerisce che la fisica alla base dell’accrescimento estremo e della formazione dei getti non è stata completamente compresa. Si ritiene che la corona del buco nero, una turbolenta nuvola di particelle di miliardi di gradi che orbitano a una velocità prossima alla luce, generi i raggi X, mentre potenti campi magnetici lanciano i getti radio.
Implicazioni per la formazione dell’Universo primordiale SMBH
L’esistenza di ID830 supporta l’idea che gli SMBH siano cresciuti molto più velocemente e prima nell’universo di quanto precedentemente ipotizzato. Il telescopio spaziale James Webb ha già rivelato buchi neri inaspettatamente massicci di quest’epoca, e il comportamento di ID830 aiuta a conciliare queste osservazioni con i modelli teorici.
Un’ipotesi importante postula che la prima generazione di stelle, note come stelle di Popolazione III, sia collassata per formare enormi “semi” di buchi neri di oltre 1.000 masse solari. Anche con questi semi, raggiungere le dimensioni osservate richiederebbe un accrescimento rapido e prolungato. La scoperta di ID830 suggerisce che questi periodi di crescita super-Eddington potrebbero essere stati più comuni di quanto pensassero gli scienziati.
La prevalenza dei quasar estremi
I dati preliminari suggeriscono che quasar come ID830 – quelli in grado di superare il limite di Eddington e di visualizzare sia emissioni radio che di raggi X – potrebbero essere molto più numerosi nell’universo primordiale di quanto previsto. I modelli precedenti stimavano che solo il 10% dei quasar avesse potenti getti radio, ma questa nuova ricerca suggerisce che tali oggetti energetici potrebbero essere significativamente più abbondanti, rimodellando la nostra comprensione dell’evoluzione delle galassie.
Il comportamento di ID830 dimostra che l’universo riserva ancora sorprese. La sua esistenza ci costringe a riconsiderare i modelli standard della crescita del buco nero e della prima evoluzione galattica, suggerendo che le fasi estreme di alimentazione ed escrezione potrebbero essere state una caratteristica comune del cosmo nella sua infanzia.
