Come crescono i buchi neri giganti?

Da tempo i buchi neri sono conosciuti come uno dei più importanti misteri cosmici, anche se diverse ricerche negli ultimi dieci anni hanno illuminato alcuni segreti di questi oggetti scuri e misteriosi svelando come attirano la materia dentro sé.

Secondo gli scienziati, ci sono ancora tanti enigmi da risolvere che comprendono, ad esempio, come i buchi neri più grandi siano nati all’alba dell’Universo e come influiscono sulla formazione delle galassie.

“L’intero studio nel campo dei buchi neri massicci nelle galassie si è sviluppato solo grazie alle proprie capacità negli ultimi 12 anni ed ora si tratta di un punto caldissimo nell’astronomia,” ha dichiarato a SPACE.com, Marta Volonteri, un’astrofisica dell’Istituto di Astrofisica a Parigi. Volonteri è l’autrice di uno studio sull’evoluzione dei buchi neri più massicci che ha pubblicato i suoi risultati sul numero del 3 agosto della prestigiosa rivista Science.

I buchi neri hanno forze gravitazionali potentissime da cui nulla potrebbe sfuggire, nemmeno la luce. Gli astronomi hanno iniziato a considerare le possibilità dei buchi neri nel 1783 e poi gli scienziati hanno utilizzato la teoria della relatività generale di Einstein che aveva predetto l’esistenza dei buchi neri nel 1916.

Gli scienziati conoscono i cosiddetti “due sapori” dei buchi neri: quelli stellari e i buchi neri supermassicci. Un buco nero stellare, anche noto come buco nero di massa stellare, si forma dal collasso gravitazionale di una stella massiccia di 20 o più masse solari. Un buco nero supermassiccio o supermassivo, invece, è il più grande tipo di buco nero con una massa di milioni o miliardi di volte superiore a quella del Sole, una massa equivalente con le masse di tutte le stelle nell’intero della galassia Via Lattea. I buchi neri di massa stellare sono conosciuti come i resti delle stelle morte, ma rimane ancora un mistero: come si è formato un buco nero supermassiccio?

Il primo  buco nero gigante

Una delle teorie più popolari sulla formazione dei buchi neri supermassicci lega questi oggetti alla prima generazione delle stelle. Tuttavia, le recenti simulazioni suggeriscono che queste stelle non furono più di qualche dozzina di volte della massa del Sole.

Uno scenario alternativo propone che i buchi neri supermassicci ebbero origine da stelle di massa di più di un milione di volte della massa solare, nate dal gas che si era acumulato rapidamente in meno di 2 milioni di anni.

Un altro modello suggerisce che i nuclei dei buchi neri massicci siano nati dai densi ammassi stellari nei centri delle galassie che si unirono per formare le stelle con una massa di più di qualche migliaio di volte della massa del Sole e poi crollarono per creare i buchi neri.

Recentemente, gli astronomi hanno scoperto che i buchi neri di massa di miliardi di volte di quella solare esistevano già quando il cosmo aveva meno di un miliardo di anni.

I buchi neri e le loro galassie

Rimane ancora una questione calorosamente dibattuta: Se questi buchi neri massicci dominano, come possono crescere le galassie? Forse l’energia di tali buchi neri è in grado di alterare tutta l’evoluzione delle strutture galattiche o forse le galassie controllano quanto gas gettano dentro i buchi neri e quindi regolano in questo la loro crescita. Un’altra possibilità è che i buchi neri massicci e le loro galassie si sviluppino in simbiosi.

“Fra qualche anno, una varietà di telescopi potrebbe aiutare a rispondere a questa domanda, fornendo uno sguardo migliore sui buchi neri su più lunghezze d’onda della luce sia infrarossa che visibile e dalle radio ai raggi X ed ai raggi gamma”, ha dichiarato Volonteri.

Lo studio sull’evoluzione dei buchi neri massicci è difficile perché ha bisogno di un molto di tempo per essere sviluppato. Tuttavia, i buchi neri di massa stellare potrebbero chiarire  come si sono formati i loro “fratelli” più grandi.

“Attraverso le analisi dei segnali emessi da questa materia possiamo esaminare le predizioni offerte dalla teoria della relatività generale e la risposta sarebbe davvero emozionante,” ha spiegato Rubens Reis, astrofisico dell’Università del Michigan, e primo autore di un’altra ricerca sempre pubblicata sullo stesso numero della rivista Science.