Le prime galassie sono poco più che ammassi disordinati di gas e stelle appena nate. I buchi neri che le abitano dovrebbero essere altrettanto giovani, ancora lontani dalle dimensioni mostruose che si osservano nell’universo adulto. Eppure, recenti osservazioni con il James Webb Space Telescope hanno messo in discussione tale processo. Tra le immagini e gli spettri raccolti dal telescopio spicca un oggetto che sembra non rispettare le tappe della crescita cosmica. È stato individuato un buco nero con una massa pari a circa 50 milioni di Soli. Ma il vero problema non è solo quanto è grande, ma dove si trova. Ovvero al centro di una galassia primordiale che contiene pochissime stelle. La galassia si chiama Abell 2744-QSO1, e a prima vista sembra quasi incompleta. Non c’è quella ricca popolazione stellare che ci si aspetterebbe attorno a un buco nero così cresciuto. Tale dettaglio manda in crisi i modelli tradizionali, secondo cui buchi neri e stelle crescono fianco a fianco, condividendo il gas disponibile e influenzandosi a vicenda in centinaia di milioni di anni.
Scovato un buco nero arrivato “troppo presto”
Boyuan Liu, oggi all’Università di Cambridge, descrive la situazione come un rompicapo cosmologico. Le osservazioni sembrano suggerire che il buco nero abbia iniziato la sua storia molto prima che la galassia fosse pronta ad accoglierlo. Un’idea che, fino a poco fa, sarebbe sembrata quasi eretica.
Per tentare di dare un senso a tale scenario, il team ha deciso di guardare indietro. Ciò recuperando un’ipotesi formulata negli anni Settanta da Stephen Hawking e Bernard Carr. Secondo tale visione, alcuni buchi neri potrebbero essersi formati dalle fluttuazioni di densità dell’universo primordiale. La maggior parte di tali oggetti sarebbe stata minuscola e di breve durata, ma una rara minoranza avrebbe potuto sopravvivere e crescere rapidamente.
Utilizzando simulazioni numeriche avanzate, i ricercatori hanno testato se tale buco nero “primordiale” potesse spiegare ciò che JWST osserva. I risultati sono sorprendenti. La massa del buco nero, la povertà stellare della galassia e persino la sua composizione chimica emergono in modo naturale dai modelli. Non è una soluzione definitiva, e restano molte incognite sulle condizioni estreme necessarie a formare tali semi cosmici. Ma il messaggio è chiaro: l’universo giovane era probabilmente molto più caotico e creativo di quanto le teorie hanno finora ammesso.