I buchi neri supermassicci attivi potrebbero essere più rari di quanto si pensasse in precedenza.

Pochi buchi neri supermassicci subiscono spurts di crescita rispetto a quanto gli astronomi avevano sospettato.

Ogni grande galassia conosciuta ospita un gigantesco buco nero al suo centro. Alcuni di questi mostri subiscono rafforzamenti improvvisi, durante i quali brillano intensamente. Ma recenti osservazioni dal telescopio spaziale James Webb hanno rivelato molto meno buchi neri attivi di quanto ci si aspettasse, riferiscono i ricercatori in un articolo inviato il 22 agosto su arXiv.org.

Se confermato, il ritrovamento solleva domande su come alcuni buchi neri supermassicci abbiano raggiunto dimensioni così grandi e quale impatto, se ce n’è, abbiano sulle galassie che abitano.

I buchi neri di enormi dimensioni, come quello al centro della Via Lattea, tendono ad essere abbastanza tranquilli. Ma ogni tanto, uno sciame di detriti interstellari li raggiunge - spesso a seguito di una collisione con un'altra galassia - creando quello che viene chiamato nucleo galattico attivo, o AGN. Qui, il cuore della galassia ospitante emette un’abbondante quantità di luce a tutte le lunghezze d'onda mentre l'afflusso di materiale che ruota attorno al buco nero si riscalda. Un AGN può non solo eclissare le proprie galassie ospitanti, ma è anche la fonte di luce persistente più luminosa dell'universo.

Nel 2017, l'astronoma Allison Kirkpatrick dell'Università del Kansas a Lawrence e i suoi colleghi predissero che gli occhi infrarossi del JWST avrebbero trovato molti di questi buchi neri attivi basandosi su osservazioni da altri telescopi infrarossi spaziali meno sensibili. Nella nuova ricerca, Kirkpatrick e il suo team hanno rivolto il JWST verso una parte di cielo ben studiata dove, nel 2008, il telescopio spaziale Spitzer aveva trovato segnali infrarossi di nuclei galattici attivi in quasi un terzo delle 19 galassie studiate.

Queste galassie, viste come erano durante il picco della formazione stellare cosmica circa 10 miliardi di anni fa, erano tutte relativamente luminose e massicce. Il JWST è molto più sensibile dello Spitzer, quindi è in grado di individuare galassie più deboli, di dimensioni più medie, alla stessa epoca - simili in dimensioni alla Via Lattea. Eppure, delle quasi 500 galassie individuate dal JWST, tutte osservate per la prima volta, solo il 6% sembra contenere nuclei galattici attivi, riferisce il team.

"Stiamo effettivamente esplorando una nuova popolazione" di galassie, afferma Tonima Tasnim Ananna, un'astronoma presso l'Università Wayne State a Detroit, che non ha partecipato allo studio. I nuovi dati provengono dalle regioni remote dell'universo, una regione ora più accessibile che mai grazie al JWST.

Le galassie ancora da scoprire sembrano essere piene di polvere interstellare. Perciò è possibile, dice Kirkpatrick, che i buchi neri in rapida crescita siano nascosti in queste galassie distanti e che i ricercatori non abbiano ancora le capacità tecniche per identificarli.

Se ci sono davvero meno di questi buchi neri in rapida crescita rispetto a quanto si pensava in precedenza, l'interpretazione dei buchi neri e della formazione delle galassie da parte degli astronomi risulterebbe stravolta. I buchi neri supermassicci possono pesare quanto diversi milioni o anche miliardi di soli. La fase AGN è considerata un passo importante per accumulare così tanta massa.

"Forse tutte le galassie non passano attraverso questa fase attiva e i loro buchi neri crescono abbastanza lentamente", afferma Kirkpatrick. Questo significherebbe che alcuni buchi neri supermassicci dovrebbero avere iniziato con dimensioni relativamente considerevoli, invece di crescere da oggetti relativamente piccoli.

E un buco nero attivo non cresce solo velocemente in isolamento. Influenza anche la galassia ospitante. "Diventa davvero, davvero caldo" in un AGN, dice Kirkpatrick. Ciò può rendere più difficile per la galassia ospitante formare stelle, che hanno bisogno di gas relativamente freddo per iniziare.

E la pressione di radiazione attorno a un buco nero supermassiccio che si accretisce rapidamente può essere abbastanza potente da generare venti "come un trilione di uragani che squassano solo la tua galassia", afferma Kirkpatrick. Questi venti potrebbero a loro volta rendere troppo instabili le zone vicino al centro della galassia per la formazione di pianeti in grado di sostenere la vita, sostiene. Ma se molti buchi neri non attraversano una fase AGN, potrebbero non influenzare così tanto le galassie in cui risiedono.

Un'altra spiegazione per la presunta scarsità di buchi neri attivi nei nuovi dati del JWST è che molti buchi neri supermassicci potrebbero crescere attraverso esplosioni periodiche e brevi di attività. In tal caso, avrebbero influenzato la galassia circostante, ma tali esplosioni sarebbero virtualmente indeducibili.

Ottieni un grande giornalismo scientifico, dalla fonte più affidabile, consegnato alla tua porta.

Se i buchi neri "si accendono e spegnono solo per brevi periodi di tempo", afferma Kirkpatrick, "non riuscirai mai a trovare queste cose. Non riuscirai mai a capire come stanno crescendo i buchi neri".

More answers could be coming soon: Kirkpatrick is planning to use JWST again in January to conduct an even larger search. Instead of the nearly 500 galaxies used in this study, she says, “I’m going to have probably 4,000 galaxies to look at now.”

Our mission is to provide accurate, engaging news of science to the public. That mission has never been more important than it is today.

As a nonprofit news organization, we cannot do it without you.

Your support enables us to keep our content free and accessible to the next generation of scientists and engineers. Invest in quality science journalism by donating today.