Utilizzando i telescopi spaziali Hubble e Chandra, gli astronomi hanno scoperto potenziali prove dell’esistenza di buchi neri “vaganti” in piccole galassie nane. Questi risultati potrebbero contenere indizi su come i buchi neri supermassicci siano cresciuti così rapidamente nell’universo primordiale, un enigma di vecchia data in cosmologia. La scoperta suggerisce che alcuni buchi neri non si stabiliscono al centro delle galassie, ma vagano attraverso di esse come nomadi cosmici.
Il mistero dei primi buchi neri supermassicci
È ormai noto che i buchi neri supermassicci – milioni o miliardi di volte la massa del nostro Sole – esistono nei nuclei delle galassie più grandi. Tuttavia, il James Webb Space Telescope (JWST) sta rivelando che alcuni di essi esistevano in modo sorprendentemente precoce nella storia dell’universo, meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang. Ciò sfida le teorie attuali, che suggeriscono che ci vorrebbe più di un miliardo di anni prima che questi giganti si formino attraverso fusioni e accrescimenti.
Una spiegazione è l’esistenza dei primi “semi di buco nero”. Questi buchi neri più piccoli potrebbero aver dato il via al processo di crescita, ma sono rimasti sfuggenti alle osservazioni dirette. Le galassie nane offrono un banco di prova unico per questa idea, perché hanno storie più semplici e meno caotiche rispetto alle galassie più grandi. La loro relativa quiete significa che potrebbero preservare una “record fossile” di questi primi semi di buco nero.
Perché le galassie nane sono importanti
Le galassie nane, con masse miliardi di volte quella del Sole, sono ideali per studiare la formazione dei buchi neri. A differenza delle galassie massicce, dove le fusioni e l’intensa attività oscurano le origini dei loro buchi neri, le galassie nane offrono una visione più chiara. I ricercatori ipotizzano che in questi sistemi più piccoli i buchi neri possano formarsi al di fuori del centro galattico e rimanervi, senza mai muoversi a spirale verso l’interno.
I modelli prevedono che fino alla metà dei buchi neri nelle galassie nane potrebbero essere vaganti. Ciò significa che le attuali indagini focalizzate sui centri galattici potrebbero non rilevare una popolazione significativa di buchi neri massicci.
Distinguere i buchi neri erranti da altri segnali
Identificare questi buchi neri canaglia è difficile. Devono essere distinti da altre fonti luminose, come le regioni di starburst (aree di intensa formazione stellare) e le esplosioni di supernova. Il team ha analizzato 12 galassie nane precedentemente rilevate nelle onde radio, trovandone otto con nuclei galattici attivi (AGN) spostati rispetto al centro. Questi AGN suggeriscono la presenza di buchi neri erranti.
La sfida sta nel confermare questi segnali. Più deboli rispetto alle loro controparti più grandi, questi AGN di galassie nane sono difficili da rilevare nelle lunghezze d’onda ottiche e dei raggi X. Un candidato (ID 64) si è rivelato essere un AGN distante allineato per caso con la galassia nana, evidenziando le difficoltà di verifica.
Passaggi successivi: ruolo di JWST
Il team ha utilizzato Hubble e Chandra per confermare un AGN decentrato, ma sette rimangono non confermati. Il prossimo passo potrebbe coinvolgere il James Webb Space Telescope (JWST), che potrebbe risolvere con maggiore precisione le sorgenti delle emissioni radio. Potrebbe rivelare se i segnali provengono da buchi neri vaganti all’interno di ammassi stellari o da galassie distanti che si sovrappongono nel cielo.
“L’identificazione dell’origine delle sorgenti radio non nucleari potrebbe essere possibile grazie alle eccezionali capacità del JWST”, ha affermato Megan R. Sturm, il leader della squadra.
La ricerca di buchi neri erranti nelle galassie nane è una strada promettente per comprendere l’universo primordiale e le origini dei buchi neri supermassicci. Se confermati, questi risultati rimodellerebbero la nostra comprensione della formazione e dell’evoluzione del buco nero.
