I buchi neri sono noti per la loro voracità perché tutto quel che passa nei loro paraggi viene catturato dal loro campo gravitazionale fino a cadervi inesorabilmente all’interno. Ma tutto questo avviene normalmente rispettando dei limiti: il cosiddetto limite di Eddington che definisce l’equilibrio tra la materia in caduta in un buco nero e l’energia che viene emessa. Ora, combinando la vista dei telescopi spaziali James Webb e Chandra, un team internazionale ha scoperto il più vorace buco nero mai osservato: consuma materia a un ritmo 40 volte superiore a quanto ritenuto finora possibile. Risale a quando l’Universo aveva appena 1,5 miliardi di anni.
La scoperta si deve ad un gruppo di ricerca internazionale guidato da Hyewon Suh, del NoirLab dell’americana National Science Foundation, e con la partecipazione di Federica Loiacono, Giorgio Lanzuisi, Stefano Marchesi, Roberto Decarli e Brian Lemaux, dell’Istituto Nazionale di Astrofisica. Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista Nature Astronomy.
Il buco nero LID-568
Analizzando il giovane buco nero supermassiccio denominato LID-568, attraverso vari telescopi, i ricercatori hanno determinato che LID-568 supera di circa 40 volte il cosiddetto equilibrio di Eddington, ossia si ‘nutre’ di materia molto più velocemente di quanto previsto a livello teorico. Si tratta del primo buco nero mai osservato in cui viene violato questo limite e per questo, fornisce importanti nuovi indizi sulla formazione degli enigmatici buchi nati già nelle primissime fasi dopo la nascita dell’Universo.
“A causa della sua natura debole, la rilevazione di LID-568 sarebbe impossibile senza JWST. L’utilizzo dello spettrografo a campo integrale è stato innovativo e necessario per ottenere la nostra osservazione”, ha affermato Emanuele Farina, astronomo dell’International Gemini Observatory/NSF NOIRLab e coautore dello studio. Il NIRSpec di Webb ha permesso alla squadra di astronomi di ottenere una visione completa del loro obiettivo e della regione circostante, portando all’inaspettata scoperta di potenti deflussi di gas attorno al buco nero centrale. La velocità e le dimensioni di questi deflussi hanno portato il gruppo di ricerca a dedurre che una frazione sostanziale della crescita di massa di LID-568 potrebbe essersi verificata in un singolo episodio di rapido accrescimento.
“Questo risultato fortuito ha aggiunto una nuova dimensione alla nostra comprensione del sistema e ha aperto entusiasmanti strade per l’indagine“, ha detto Suh.
Quando la luminosità di LID-568 è stata calcolata come molto più alta di quanto teoricamente possibile, il team di ricerca ha capito di avere qualcosa di straordinario nei suoi dati. “Questo buco nero sta facendo un banchetto”, ha commentato Julia Scharwachter, astronoma e coautrice dell’International Gemini Observatory/NSF NOIRLab. “Questo caso estremo dimostra che un meccanismo di alimentazione rapida al di sopra del limite di Eddington è una delle possibili spiegazioni del perché vediamo questi buchi neri molto pesanti così presto nell’Universo”.
Accrescimento estremo
Lo studio suggerisce, inoltre, che questi buchi neri potrebbero essere cresciuti molto rapidamente attraverso singoli episodi di crescita, ossia cibandosi di moltissima materia in pochissimo tempo. “La scoperta di un buco nero in accrescimento super-Eddington suggerisce che una parte significativa della crescita di massa può verificarsi durante un singolo episodio di alimentazione rapida, indipendentemente dal fatto che il buco nero abbia avuto origine da un seme leggero o pesante“, ha dichiarato Suh.
La scoperta di LID-568 dimostra anche che è possibile che un buco nero superi il suo limite di Eddington e fornisce la prima opportunità agli astronomi di studiare come ciò avviene. È possibile che i potenti deflussi osservati in LID-568 possano agire come una valvola di rilascio per l’energia in eccesso generata dall’accrescimento estremo, impedendo al sistema di diventare troppo instabile. Per indagare ulteriormente i meccanismi in gioco, la squadra di scienziati sta ora pianificando osservazioni di follow-up con JWST.
