I buchi neri un miliardo di volte la massa del Sole o più si trovano nel cuore di molte galassie, guidandone l'evoluzione. Sebbene sia comune oggi, l'evidenza di buchi neri supermassicci esistenti dall'infanzia dell'Universo, circa un miliardo di anni dopo il Big Bang, ha lasciato perplessi gli astronomi per anni.
In che modo questi giganti sono diventati così enormi nel tempo relativamente breve che hanno dovuto formare? Un nuovo studio condotto da Tal Alexander del Weizmann Institute of Science e Priyamvada Natarajn dell'Università di Yale, potrebbe fornire una soluzione.
I buchi neri sono spesso scambiati per essere mostruose creature che aspirano polvere e gas a un ritmo enorme. Ma questo non potrebbe essere più lontano dalla verità (in effetti le parole "succhiare" e "buco nero" nella stessa frase mi fanno rabbrividire). Sebbene in genere accumulino dischi di accrescimento luminosi - dischi vorticosi di gas e polvere che li rendono visibili attraverso l'Universo osservabile - questi stessi dischi in realtà limitano la velocità di crescita.
Innanzitutto, man mano che la materia in un disco di accrescimento si avvicina al buco nero, si verificano ingorghi che rallentano qualsiasi altro materiale in caduta libera. In secondo luogo, quando la materia si scontra all'interno di questi ingorghi, si riscalda, generando radiazioni energetiche che allontanano gas e polvere dal buco nero.
Una stella o un flusso di gas possono effettivamente trovarsi su un'orbita stabile attorno al buco nero, proprio come un pianeta orbita attorno a una stella. Quindi è una vera sfida per gli astronomi pensare a modi che farebbero crescere un buco nero in proporzioni supermassicci.
Fortunatamente, Alexander e Natarajan potrebbero aver trovato un modo per farlo: posizionando il buco nero in un ammasso di migliaia di stelle, sono in grado di operare senza le restrizioni di un disco di accrescimento.
Generalmente si pensa che si formino buchi neri quando stelle enormi, che pesano decine di masse solari, esplodono dopo che il loro combustibile nucleare è esaurito. Senza la fornace nucleare al suo interno che spinge contro la gravità, la stella collassa. Mentre gli strati interni cadono verso l'interno per formare un buco nero di solo circa 10 masse solari, gli strati esterni cadono più velocemente, colpendo gli strati interni e rimbalzando in un'enorme esplosione di supernova. Almeno questa è la versione semplice.
Il team ha iniziato con un modello di buco nero, creato da questa esplosione stellare, incorporato in un ammasso di migliaia di stelle. Un flusso continuo di gas denso, freddo e opaco cadde nel buco nero. Ma ecco il trucco: l'attrazione gravitazionale di molte stelle vicine lo ha causato a zigzag in modo casuale, impedendogli di formare un disco di accrescimento.
Senza un disco di accrescimento, non solo la materia è più in grado di cadere nel buco nero da tutti i lati, ma non è rallentata nel disco di accrescimento stesso.
Tutto sommato, il modello suggerisce che un buco nero 10 volte la massa del Sole potrebbe crescere fino a oltre 10 miliardi di volte la massa del Sole di un miliardo di anni dopo il Big Bang.
L'articolo è stato pubblicato il 7 agosto su Science ed è disponibile online.
