JWST rivela un buco nero supermassiccio anomalo nell’universo primordiale

(Adnkronos) – Il Telescopio Spaziale James Webb (JWST) ha osservato per la prima volta un buco nero supermassiccio (SMBH) in fase di rapida crescita al centro di una galassia estremamente distante, denominata CANUCS-LRD-z8.6. La ricerca, condotta da un team internazionale che include ricercatrici e ricercatori dell'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), è stata pubblicata sulla rivista Nature Communications. L'osservazione sposta ancora una volta in avanti la nostra capacità di sondare l'Universo primordiale, risalendo a soli $570$ milioni di anni dopo il Big Bang.  CANUCS-LRD-z8.6 appartiene alla classe degli sfuggenti "little red dots" (piccoli punti rossi), oggetti la cui natura nell'Universo remoto è ancora parzialmente ignota. Le analisi, rese possibili dallo strumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) del JWST, hanno rivelato un'anomalia significativa nel rapporto tra la massa del buco nero e quella della galassia ospite.La massa stimata del buco nero è pari a circa $100$ milioni di masse solari, un valore insolitamente elevato se confrontato con la massa complessiva delle stelle presenti nella galassia, stimata in circa $8$ miliardi di masse solari.  Figura 1: L'immagine mostra la posizione della galassia CANUCS-LRD-z8.6 nell'ammasso di galassie MACS J1149.5+2223, come osservato dalla fotocamera nel vicino infrarosso (NIRCam) del telescopio Webb. Sulla destra, uno zoom che mostra i dettagli della regione in cui si trova la galassia CANUCS-LRD-z8.6. Crediti: ESA/Webb, NASA & CSA, G. Rihtaršič (Università di Lubiana, FMF), R. Tripodi (Università di Lubiana, FMF)  Figura 2: Porzione dell'ammasso di galassie MACS J1149.5+2223, come osservato dalla fotocamera nel vicino infrarosso (NIRCam) del telescopio Webb. L'immagine mostra numerose galassie luminose nello spazio profondo, di varie forme e colori, su uno sfondo nero. Ci sono alcune grandi galassie a spirale blu, alcune grandi galassie ellittiche di colore bianco pallido e molte galassie arancioni e rosse di dimensioni medie. Anche galassie più piccole, fino a minuscoli puntini debolmente visibili, appaiono in tutti questi colori. Crediti: ESA/Webb, NASA & CSA, G. Rihtaršič (Università di Lubiana, FMF), R. Tripodi (Università di Lubiana, FMF) Tradizionalmente, le osservazioni cosmologiche hanno suggerito l'esistenza di una correlazione stretta: in genere, la crescita di un SMBH è correlata proporzionalmente alla crescita della sua galassia ospite.In questo caso, tuttavia, il buco nero centrale risulta più massiccio di quanto previsto per una delle galassie ospiti più grandi note in quell'epoca remota. Questo risultato propone che i buchi neri possano essersi formati e abbiano iniziato a crescere a un ritmo accelerato già nei primi centinaia di milioni di anni dell'Universo, anche all'interno di galassie relativamente piccole. 
Roberta Tripodi, prima autrice dello studio e ricercatrice INAF, ha sottolineato l'impatto della scoperta:“Questa scoperta è davvero straordinaria. 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'identificazione del buco nero in fase di accrescimento è stata confermata dallo spettro ottenuto con NIRSpec, che mostra la presenza di gas fortemente ionizzato da radiazione energetica e in rapida rotazione attorno a una sorgente compatta: segnali inequivocabili di un SMBH attivo nelle regioni centrali della galassia. L'analisi della composizione chimica della galassia indica una scarsità di elementi pesanti, suggerendo che CANUCS-LRD-z8.6 si trovi ancora nelle fasi iniziali della sua evoluzione chimica. La discordanza tra la giovane età della galassia e l'enorme massa del suo buco nero solleva nuovi interrogativi sui processi fisici che hanno consentito una crescita così rapida. Per approfondire tali questioni, il team scientifico ha già programmato ulteriori osservazioni. I ricercatori utilizzeranno il radiotelescopio ALMA e nuovamente il Webb per studiare in dettaglio il gas freddo e la polvere nella galassia, con l'obiettivo di affinare la comprensione delle proprietà e della dinamica del buco nero.  Immagine di cover: L'immagine mostra la posizione della galassia CANUCS-LRD-z8.6 nell'ammasso di galassie MACS J1149.5+2223, come osservato dalla fotocamera nel vicino infrarosso (NIRCam) del telescopio Webb. Sulla destra, uno zoom che mostra i dettagli della regione in cui si trova la galassia CANUCS-LRD-z8.6. Crediti: ESA/Webb, NASA & CSA, G. Rihtaršič (Università di Lubiana, FMF), R. Tripodi (Università di Lubiana, FMF)
 
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