I buchi neri si sono formati immediatamente dopo il Big Bang?


Se la maggior parte dei buchi neri si è formata subito dopo il Big Bang, essi potrebbero aver iniziato a fondersi nel primo Universo, formando buchi neri sempre più massicci nel corso del tempo. Secondo questo modello, l’Universo sarebbe pieno di buchi neri ovunque. Le stelle inizierebbero a formarsi intorno a questi ammassi di “materia oscura”, creando sistemi solari e galassie nel corso di miliardi di anni. Se le prime stelle si sono davvero formate intorno ai buchi neri primordiali, esse esisterebbero prima nell’Universo di quanto previsto dal modello “standard”. I buchi neri primordiali potrebbero quindi essere i semi da cui si formano tutti i buchi neri, compreso quello al centro della nostra galassia Via Lattea. Le future missioni Webb, Euclid e LISA dell’ESA potrebbero essere in grado di far luce sul mistero. Nel grafico, l’attenzione si concentra sul confronto dei tempi di apparizione dei primi buchi neri e delle stelle, e non vuole implicare che non ci siano buchi neri considerati nel modello standard.

Come si sono formati i buchi neri supermassicci?

Cos’è la materia oscura? In un modello alternativo per come l’Universo è venuto ad essere, rispetto alla storia ‘da manuale’ dell’Universo, un team di astronomi propone che entrambi questi misteri cosmici potrebbero essere spiegati dai cosiddetti ‘buchi neri primordiali’.

Nico Cappelluti (Università di Miami), Günther Hasinger (direttore scientifico dell’ESA) e Priyamvada Natarajan (Yale University), suggeriscono che i buchi neri esistevano fin dall’inizio dell’Universo e che questi buchi neri primordiali potrebbero essere essi stessi la materia oscura non ancora spiegata.

Il nuovo studio è stato accettato per la pubblicazione su The Astrophysical Journal.

I buchi neri di diverse dimensioni sono ancora un mistero. Non capiamo come i buchi neri supermassicci possano essere cresciuti così tanto nel tempo relativamente breve da quando esiste l’Universo“, spiega Günther Hasinger.

All’altra estremità della scala, ci potrebbero essere anche buchi neri molto piccoli, come suggerito dalle osservazioni di Gaia dell’ESA, per esempio. Se esistono, sono troppo piccoli per essersi formati da stelle morenti.

Il nostro studio dimostra che senza introdurre nuove particelle o nuova fisica, possiamo risolvere i misteri della cosmologia moderna, dalla natura della materia oscura stessa all’origine dei buchi neri supermassicci“, dice Nico Cappelluti.

Se la maggior parte dei buchi neri si sono formati subito dopo il Big Bang, potrebbero aver iniziato a fondersi nel primo Universo, formando buchi neri sempre più massicci nel tempo. Il futuro osservatorio spaziale a onde gravitazionali dell’ESA, LISA, potrebbe raccogliere i segnali di queste fusioni se esistono buchi neri primordiali. I piccoli buchi neri potrebbero essere semplicemente i buchi neri primordiali che non si sono ancora fusi in buchi più grandi.

Secondo questo modello, l’Universo sarebbe pieno di buchi neri ovunque. Le stelle comincerebbero a formarsi intorno a questi ammassi di “materia oscura”, creando sistemi solari e galassie nel corso di miliardi di anni. Se le prime stelle si sono davvero formate intorno ai buchi neri primordiali, esse esisterebbero prima nell’Universo di quanto previsto dal modello “standard”.

I buchi neri primordiali, se esistono, potrebbero essere i semi da cui si formano tutti i buchi neri, compreso quello al centro della Via Lattea“, dice Priyamvada Natarajan.

La missione Euclid dell’ESA, che sonderà l’Universo oscuro in modo più dettagliato che mai, potrebbe giocare un ruolo nella ricerca per identificare i buchi neri primordiali come candidati alla materia oscura.

Il James Webb Space Telescope (Webb) sarà il più grande e potente telescopio mai lanciato nello spazio. Segue le orme del telescopio spaziale Hubble come il prossimo grande osservatorio scientifico spaziale, progettato per rispondere a domande importanti sull’Universo e per fare scoperte rivoluzionarie in tutti i campi .

L’imminente telescopio spaziale James Webb della NASA/ESA/CSA, una macchina del tempo cosmico che guarda indietro di oltre 13 miliardi di anni, farà ulteriormente luce su questo mistero.

Se le prime stelle e galassie si sono formate già nei cosiddetti ‘secoli bui’, Webb dovrebbe essere in grado di vederne le prove“, aggiunge Günther.

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