Un team internazionale di astronomi ha misurato per la prima volta in maniera diretta e dinamica la massa di un buco nero risalente a oltre 13 miliardi di anni fa, analizzando le osservazioni condotte con il telescopio spaziale James Webb. Lo studio vede una forte partecipazione italiana, grazie al contributo di 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.
L’oggetto dello studio, denominato Abell 2744-Qso1, appartiene alla classe dei cosiddetti “piccoli punti rossi” (little red dots, galassie attive estremamente compatte le cui emissioni appaiono arrossate a causa della polvere e dell’estrema distanza), la cui luce è stata triplicata e ingrandita dall’effetto di lente gravitazionale dell’ammasso di galassie denominato Pandora.
Grazie alle osservazioni condotte con lo strumento NirSpec del Webb, il team di ricerca ha tracciato il movimento del gas di idrogeno attorno al centro galattico, riscontrando una rotazione di tipo kepleriano: questa dinamica ha permesso di determinare direttamente la massa del buco nero, pari a 50 milioni di masse solari.
Il risultato è sorprendente: il buco nero racchiude in sé i due terzi dell’intera massa della galassia, suggerendo che si sia formato per collasso diretto di una massa molto grande di gas piuttosto che più lentamente mettendo insieme buchi neri più piccoli.
Quello ospitato in Qso1 è il buco nero più “nudo” e dominante mai osservato, situato in un ambiente chimicamente quasi incontaminato. I dati indicano che il gas è composto quasi esclusivamente da idrogeno ed elio, con tracce minime di elementi pesanti come l’ossigeno, segno che nella galassia non sono ancora avvenuti i processi di evoluzione stellare.
Questo studio, di fatto, ribalta i modelli classici di evoluzione galattica, suggerendo che alcuni buchi neri non crescano lentamente all’interno delle galassie, ma nascano già colossali da “semi pesanti”, ovvero dal collasso diretto di enormi nubi di gas primordiali o persino come buchi neri primordiali, precedendo la formazione delle stelle e delle galassie che li ospitano.
In figura, a sinistra un’immagine scattata dalla NirCam del Webb mostra Abell 2744-Qso1. A destra, la mappa della velocità dei gas in Qso1 che ha rivelato il buco nero al suo centro.
