Il telescopio Webb scopre un affamato buco nero supermassiccio in rapida crescita nell’universo primordiale

Il telescopio spaziale James Webb (JWST) ha osservato per la prima volta un buco nero supermassiccio in rapida crescita nel cuore di una galassia estremamente distante, denominata CANUCS-LRD-z8.6. Questa scoperta, resa possibile grazie alle straordinarie capacità osservative del James Webb, rappresenta un nuovo passo avanti nella nostra comprensione dell'Universo primordiale. Lo studio, condotto da un team internazionale che include ricercatrici e ricercatori dell'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), è stato pubblicato sulla rivista Nature Communications.

Situata a oltre 13 miliardi di anni luce da noi, CANUCS-LRD-z8.6, appartenente alla classe dei cosiddetti "little red dots" (piccoli punti rossi), elusivi oggetti dell'Universo primordiale individuati nei primi anni di osservazioni di Webb, la cui natura rimane ancora in parte misteriosa. Le osservazioni effettuate con lo strumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) hanno consentito di ottenere lo spettro della galassia, che indica la presenza di gas fortemente ionizzato da radiazione energetica e in rapida rotazione attorno a una sorgente compatta: segnali inequivocabili che un buco nero in fase di accrescimento si annida proprio nelle regioni centrali della galassia. 

"Questa scoperta è davvero straordinaria", dice Roberta Tripodi, prima autrice dello studio condotto presso l'Università di Lubiana, attualmente ricercatrice INAF. "Abbiamo osservato una galassia risalente a 570 milioni di anni dopo il Big Bang che ospita un buco nero supermassiccio in rapida crescita – cresce infatti molto più velocemente di quanto ci aspetteremmo in una galassia così giovane. Questo mette in discussione la nostra comprensione della formazione di buchi neri e galassie nell'universo primordiale e apre nuove strade di ricerca su come siano formati questi oggetti".

L'analisi dello spettro ha permesso di stimare la massa del buco nero, che risulta di circa 100 milioni di volte quella del Sole, rivelando un valore insolitamente elevato rispetto alla massa complessiva delle stelle presenti nella galassia, pari a circa 8 miliardi di masse solari. Inoltre, la composizione chimica osservata mostra una scarsità di elementi pesanti, un chiaro indicatore che la galassia si trova ancora nelle fasi iniziali della sua evoluzione. 

In precedenza, le osservazioni hanno mostrato una relazione tra la massa di un buco nero supermassiccio e quella della galassia che lo ospita: in genere, più una galassia cresce, più cresce anche il suo buco nero centrale. Tuttavia, CANUCS-LRD-z8.6, pur essendo tre le galassie ospiti più massicce conosciute a un'epoca così remota, presenta un buco nero centrale ancora più massiccio di quanto previsto, mettendo in discussione la relazione osservata finora. Questo risultato suggerisce che i buchi neri possano essersi formati e iniziare a crescere a un ritmo accelerato già nei primi centinaia di milioni di anni dell'Universo, anche all'interno di galassie relativamente piccole.

Questi risultati propongono nuovi interrogativi sui processi fisici che hanno reso possibili la formazione e la crescita così rapide di oggetti estremamente massicci nell'Universo primordiale. Il team ha già programmato ulteriori osservazioni con il radiotelescopio ALMA e con Webb per studiare nel dettaglio il gas freddo e la polvere nella galassia, con l'obiettivo di migliorare la comprensione delle proprietà del buco nero.