Un misterioso buco nero all’alba dei tempi del peso di un miliardo di soli: ScienceAlert

È stato scoperto un buco nero in agguato all’alba cosmica, ed è troppo grande per essere spiegato facilmente. Il buco nero si trova al centro di una galassia chiamata J1120+0641 e ha una massa di oltre un miliardo di soli.

Oggi intorno a noi ci sono buchi neri ancora più grandi. Il problema è Quando Perché c’è J1120+0641. Meno di 770 milioni di anni dopo il Big Bang, è difficile sapere come il buco nero abbia avuto abbastanza tempo per acquisire così tanta massa.

Conosciamo la galassia e il suo affollato buco nero da più di un decennio e gli scienziati hanno avuto idee su come sarebbe potuto apparire. Ora, utilizza le note James Webb Hai invalidato uno di questi concetti. A detta di tutti, J1120+0641 appare “incredibilmente normale”, lasciando aperte spiegazioni più esotiche per l’aumento di peso del buco nero.

Rilevato J1120+0641 È stato annunciato nel 2011Per alcuni anni rimase la galassia quasar più lontana conosciuta. Sono passati alcuni anni belli in realtà. Per quanto ne sappiamo, J1120+0641 era un oggetto strano e c’è ancora sul tavolo una sola possibile spiegazione per le sue dimensioni.

Le galassie quasar sono galassie che contengono un buco nero supermassiccio centrale che si nutre a una velocità enorme. Sono circondati da un’enorme nuvola di gas e polvere, che divorano il più velocemente possibile. L’attrito e la gravità attorno al buco nero riscaldano il materiale, facendolo brillare intensamente.

Ma la velocità con cui un buco nero può alimentarsi non è illimitata. Il tasso massimo stabile è determinato da esso Limite di EddingtonQuindi il materiale caldo brilla molto intensamente La pressione di radiazione supererà la forza di gravitàche allontana la materia e non lascia nulla di cui nutrirsi.

Ora, i buchi neri possono entrare brevemente nel superaccrescimento di Eddington, spingendosi oltre quel limite e inghiottendo quanta più materia possibile prima che entri in gioco la pressione della radiazione. Questa è una possibile spiegazione per il buco nero al centro di J1120+0641, e poiché ne stiamo trovando in numero maggiore, ci sono altri grandi buchi neri in agguato nell’universo primordiale.

Per cercare segni di superaccrescimento di Eddington, gli astronomi avevano bisogno di dati con una risoluzione sufficiente per eseguire un’analisi dettagliata della luce della galassia, alla ricerca di segni associati a processi estremi. Ecco perché avevamo bisogno del telescopio spaziale James Webb, il telescopio spaziale più potente mai costruito, ottimizzato per osservare le zone più lontane dello spazio e del tempo.

Il telescopio spaziale James Webb ha osservato la galassia all’inizio del 2023 e un team guidato dall’astronoma Sarah Boseman del Max Planck Institute for Astronomy in Germania ha analizzato la luce raccolta per catalogare le proprietà del materiale che circonda il buco nero: un massiccio toroide di polvere sulla galassia. Alla periferia, un disco luminoso che vortica e si alimenta nel buco nero.

Questa analisi rivela che il buco nero in realtà si nutre in modo molto normale e non c’è nulla nel suo accrescimento che sembri drammaticamente diverso da altre galassie quasar più recenti.

Una possibile spiegazione dell’esistenza di questi buchi neri giganti è che la polvere extra stava inducendo gli astronomi a sopravvalutare le loro masse. Tuttavia, non c’è nemmeno traccia di polvere aggiuntiva.

Ciò significa che J1120+0641 è quello che sembra: una galassia quasar molto ordinaria, con un buco nero che non divora materiale a un ritmo molto elevato. Il buco nero e il suo metodo di alimentazione erano relativamente maturi quando lo abbiamo osservato, entro poche centinaia di milioni di anni dal Big Bang.

“Nel complesso, le nuove osservazioni non fanno altro che aumentare il mistero: i primi quasar erano sorprendentemente normali”. Boseman dice“Non importa a quale lunghezza d’onda li osserviamo, i quasar sono quasi identici in tutte le epoche dell’universo”.

Ciò significa che la superaccrescimento di Eddington non è la risposta alla crescita di buchi neri incredibilmente massicci all’alba dei tempi.

L’altra spiegazione principale è che i buchi neri si siano formati da “semi” molto grandi. Piuttosto che un processo lento e graduale da qualcosa delle dimensioni di una stella, questa teoria propone che i buchi neri si formino dal collasso di ammassi di materia o addirittura di stelle molto massicce centinaia di migliaia di volte la massa del Sole, dando alle loro dimensioni una testa inizio.

Man mano che troviamo sempre più mostri giganti nascosti nelle nebbie dell’universo primordiale, questa idea sembra meno stravagante e più simile alla migliore spiegazione possibile che abbiamo per questa era misteriosa nella storia del nostro universo.

La ricerca è stata pubblicata in Astronomia naturale.