Gli astronomi ora credono che ci sia un buco nero supermassiccio al centro di quasi ogni galassia nell'Universo. A differenza dei buchi neri di massa stellare, le versioni supermassicci potrebbero essersi formate diversamente, passando da una nuvola di gas direttamente a un buco nero, saltando completamente lo stadio stellare.
Dalla loro scoperta, gli astronomi ancora non sanno davvero come siano andati i buchi neri supermassicci. Ma eccoli lì, nella maggior parte delle galassie. In effetti, le osservazioni quasar mostrano che i buchi neri supermassicci erano presenti nell'universo primordiale. I quasar sono alcuni degli oggetti più luminosi dell'Universo, ardendo dalle radiazioni emesse da buchi neri supermassicci che consumano attivamente materiale.
Una possibilità è che questi mostri abbiano avuto umili origini, iniziando come una grande stella, diventando supernova e poi diventando un buco nero. È un processo che gli astronomi comprendono abbastanza bene. Il problema con questa teoria è che questi primi buchi neri supermassicci devono essere cresciuti costantemente fin dall'inizio, alla massima velocità prevista dalla fisica. E come vediamo oggi, le galassie attraversano stadi attivi e quiescenti a seconda di quando il loro buco nero sta consumando materiale.
Ma una seconda possibilità è che questi buchi neri si siano formati direttamente, riunendo così tanto materiale da aggirare completamente lo stadio stellare.
Il Dr. Mitchell C. Begelman, professore presso il Dipartimento di Scienze Astrofisiche e Planetarie dell'Università del Colorado, Boulder ha recentemente pubblicato un documento intitolato I buchi neri supermassicci si sono formati dal collasso diretto? Questo documento delinea questa teoria alternativa della formazione del buco nero nell'universo primordiale.
Dopo il Big Bang, l'Universo si è raffreddato abbastanza da consentire alle prime stelle di formarsi dall'idrogeno e dall'elio originali. Questo era materiale puro, non inquinato dalle generazioni precedenti di stelle. Gli astronomi hanno calcolato che queste prime stelle, chiamate Popolazione III, avrebbero un tasso massimo di raccolta di materiale per formare una stella.
E se ci fosse molto più gas in giro? Molto oltre i limiti che potrebbero formare una stella.
Con una stella normale, il materiale arriva relativamente lentamente, creando una massa centrale. Con una massa sufficiente, la stella si accende e questo crea e genera una pressione esterna che impedisce a ulteriore materiale di compattarsi troppo strettamente.
Ma il dottor Begelman ha calcolato che se il tasso di caduta superasse solo pochi decimi di massa solare all'anno, il nucleo stellare sarebbe così strettamente legato che il rilascio di energia della fusione nucleare non sarebbe sufficiente per impedire al nucleo di continuare a contrarre. Non avresti mai una stella, passeresti da una nuvola di idrogeno a una massa centrale strettamente legata. E poi un buco nero.
La domanda è: sarebbe possibile riunire materiale così rapidamente? Può, se qualcosa lo sta spingendo ... come la materia oscura. Secondo il dottor Begelman, potrebbero esserci diverse situazioni in cui una forza esterna, come la gravità di un grande alone di materia oscura, che potrebbe funzionare per forzare il gas in un'area centrale. In effetti, il materiale è stato calcolato cadendo in un buco nero così rapidamente, perché è la velocità necessaria per alimentare i quasar. Ma la domanda è: funzionerà se il buco nero non è lì o se è davvero piccolo.
Una volta che ci sono alcune masse solari di gas accumulato, il nucleo inizia a ridursi sotto l'attrazione della sua massa crescente. L'oggetto attraversa un breve periodo di fusione nucleare quando raggiunge 100 masse solari, ma passa attraverso questa fase così rapidamente che non ha la possibilità di espandersi di nuovo.
Alla fine l'oggetto raggiunge diverse migliaia di masse solari e la sua temperatura è salita a diverse centinaia di milioni di gradi. A questo punto, la gravità prende finalmente il sopravvento, facendo crollare il nucleo e trasformando l'oggetto in un buco nero di massa solare 10-20 che quindi inizia a consumare tutta la massa circostante.
Da questo punto in poi, il buco nero è in grado di attirare ulteriore materiale in modo efficiente, crescendo ai massimi livelli previsti dalla fisica, accumulando infine milioni di volte la massa del Sole. Se cade troppo materiale, il buco nero supermassiccio del bambino potrebbe comportarsi come un mini-quasar - il dottor Begelman lo ha definito un "quasistar" - ardendo di radiazioni come materiale infallibile si trova nei dintorni del buco nero.
E c'è la buona notizia: questi quasistar potrebbero essere rilevati da potenti telescopi. Tuttavia, avrebbero una durata molto breve, della durata di soli 100.000 anni. Potrebbero essere marginalmente rilevabili dal prossimo James Webb Space Telescope.
Fonte originale: carta Arxiv
