Un team internazionale di astronomi ha utilizzato il telescopio spaziale James Webb della NASA/ESA/CSA per trovare prove di una fusione in corso tra due galassie e i loro buchi neri massicci quando l’Universo aveva solo 740 milioni di anni. Ciò segna la rilevazione più lontana di una fusione di buchi neri mai ottenuta e la prima volta che questo fenomeno è stato rilevato così presto nell’Universo.
Gli astronomi hanno trovato buchi neri supermassicci con masse di milioni a miliardi di volte quella del Sole nella maggior parte delle galassie più massicce dell’Universo locale, inclusa la nostra galassia, la Via Lattea. Si ritiene che questi buchi neri abbiano avuto un impatto significativo sull’evoluzione delle galassie in cui risiedono. Tuttavia, gli scienziati non comprendono ancora pienamente come questi oggetti siano cresciuti fino a diventare così massicci. Il ritrovamento di buchi neri giganteschi già presenti nel primo miliardo di anni dopo il Big Bang indica che tale crescita deve essere avvenuta molto rapidamente e molto presto. Ora, il telescopio spaziale James Webb sta gettando nuova luce sulla crescita dei buchi neri nell’Universo primordiale.
Le nuove osservazioni di Webb hanno fornito prove di una fusione in corso tra due galassie e i loro buchi neri massicci quando l’Universo aveva solo 740 milioni di anni. Il sistema è conosciuto come ZS7.
I buchi neri massicci in accresimento attivo hanno caratteristiche spettrografiche distintive che permettono agli astronomi di identificarli. Per galassie molto distanti, come quelle in questo studio, queste firme sono inaccessibili dalla Terra e possono essere viste solo con Webb.
“Abbiamo trovato prove di gas molto denso con movimenti veloci nelle vicinanze del buco nero, così come gas caldo e altamente ionizzato illuminato dalla radiazione energetica prodotta tipicamente dai buchi neri nei loro eventi di accrescimento,” ha spiegato l’autore Hannah Übler dell’Università di Cambridge, nel Regno Unito. “Grazie alla nitidezza senza precedenti delle sue capacità di imaging, Webb ha anche permesso al nostro team di separare spazialmente i due buchi neri“.
Il team ha scoperto che uno dei due buchi neri ha una massa che è 50 milioni di volte quella del Sole. “La massa dell’altro buco nero è probabilmente simile, anche se è molto più difficile da misurare perché questo secondo buco nero è sepolto in un gas denso,” ha spiegato il membro del team Roberto Maiolino dell’Università di Cambridge e University College London, nel Regno Unito.
“I nostri risultati suggeriscono che la fusione è un percorso importante attraverso il quale i buchi neri possono crescere rapidamente, anche all’alba cosmica,” ha spiegato Übler. “Insieme ad altri risultati di Webb su buchi neri attivi e massicci nell’Universo distante, i nostri risultati mostrano anche che i buchi neri massicci hanno plasmato l’evoluzione delle galassie fin dall’inizio“.
“La massa stellare del sistema che abbiamo studiato è simile a quella del nostro vicino, la Grande Nube di Magellano,” ha sottolineato il membro del team Pablo G. Pérez-González del Centro de Astrobiología (CAB), CSIC/INTA, in Spagna. “Possiamo cercare di immaginare come l’evoluzione delle galassie in fusione potrebbe essere influenzata se ogni galassia avesse un buco nero supermassiccio grande o più grande di quello che abbiamo nella Via Lattea“.
Il team ha evidenziato anche che una volta che i 2 buchi neri si fonderanno, genereranno anche onde gravitazionali. Eventi come questo saranno rilevabili con la prossima generazione di osservatori di onde gravitazionali, come la prossima missione Laser Interferometer Space Antenna (LISA), recentemente approvata dall’Agenzia Spaziale Europea e che sarà il primo osservatorio nello Spazio dedicato allo studio delle onde gravitazionali.
I risultati dello studio sono stati pubblicati su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.