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livello elementare
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ARGOMENTO: ASTRONOMIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: LRD, ammassi stellari, buchi neri, John Webb Space Telescope
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Il mistero della formazione dell’universo è uno dei più grandi interrogativi della scienza, della filosofia e della spiritualità. Oggi, la teoria più accettata dalla comunità scientifica è quella del Big Bang, per cui circa 13,8 miliardi di anni fa, tutto l’universo era concentrato in un punto estremamente denso e caldo, chiamato singolarità. Improvvisamente avvenne un’espansione rapidissima dello spazio, il Big Bang, il momento da cui ebbe inizio il tempo e lo spazio che noi consideriamo. L’espansione dell’Universo permise la formazione di particelle subatomiche, atomi, stelle, galassie, e infine pianeti e, nel nostro caso (ma non possiamo dire di essere unici) le forme di vita. Riuscire ad osservare galassie lontane ci consente quindi di dare uno sguardo a quei primi momenti e comprendere meglio cosa accadde.
In un recente articolo pubblicato su ARXIV (Astrophics), un team di ricercatori di Cambridge, è riuscito a misurare la massa di uno dei misteriosi “Little Red Dots” (LRD – Light Range Resonance Observatory)0 individuati dal John Webb Space Telescope (JWST) in una regione dell’universo esistente 600 milioni di anni dopo il Big Bang.
QSO1 è così lontano che appare come un minuscolo punto rosso di luce. (Feed JWST) – NASA
Grazie alla strumentazione per l’analisi delle immagini nell’infrarosso il JWST1 ha identificato centinaia di questi piccoli punti rossi, situati nelle aree più lontane, e quindi più antiche, dell’Universo, la cui vera natura è ancora un mistero. Le ipotesi più acclarate sono che possano essere buchi neri primordiali oppure ammassi di stelle in formazione. Sebbene le immagini siano ancora sotto scrutinio da parte della comunità astronomica, i ricercatori di Cambridge ritengono di aver individuato in una regione molto attiva nella costellazione dello Scultore, un LRD denominato QSO1, che potrebbe essere un buco nero con una massa 50 milioni di volte maggiore di quella del Sole.
In particolare dalle immagini è stata ipotizzata la presenza di una curva di rotazione che appare incoerente con un ammasso stellare, che potrebbe essere assimilabile a quella classica kepleriana 2 intorno ad una massa puntiforme. Se questa ipotesi fosse convalidata potrebbe essere la prova dell’esistenza di buchi neri primordiali, che si formarono nei primissimi istanti dopo il Big Bang.
L’argomento è intrigante e, come sempre, facciamo un passo indietro iniziando sul perché l’attenzione degli astronomi si è concentrata proprio su quel particolare LRD denominato QSO1.
Perché QSO1 fa parte di una curiosa disposizione cosmologica, nota come lente gravitazionale, dove lo spazio-tempo si curva attorno ad un enorme ammasso di galassie amplificandone la luce retrostante. Questo forte effetto di lente consente agli scienziati di vedere QSO1 molto più chiaramente di altri LRD.
Diagramma che illustra la lente gravitazionale. (NASA, ESA e L. Calçada)
Secondo i ricercatori, la sua elevata massa, in un’epoca cosmica così remota, e l’altissimo rapporto tra la massa del buco nero e quella stellare, sono indizi che potrebbero indicarci che QSO1 possa essere un buco nero primordiale la cui immagine è stata catturata nelle primissime fasi di accrescimento. Il team dell’Università di Cambridge, analizzando lo spettro della lente, è stato in grado di calcolare la curva di rotazione dell’oggetto, una misurazione che, nel caso delle galassie, permette di calcolarne la massa, mentre nel caso di un buco nero, il suo centro.
Ci aspettavamo sempre che JWST, il telescopio spaziale più potente mai costruito, rivelasse dettagli sui misteriosi primi miliardi di anni dopo il Big Bang che non sapevamo nemmeno di non sapere. QSO1 è così lontano che appare come un minuscolo puntino rosso di luce. (Feed JWST)
Secondo i ricercatori i dati sono incompatibili con l’interpretazione degli LRD come ammassi stellari e la curva di rotazione di QSO1 sembra essere perfettamente coerente con quella di una galassia che ruoti attorno ad una massa di circa 50 milioni di masse solari 3. Ma la galassia attorno al buco nero è minuscola, molto più piccola di quanto previsto per la sua massa, cosa che lo renderebbe il buco nero più massiccio mai individuato. Questo potrebbe essere un indizio su come le galassie si siano formate nell’Universo primordiale, suggerendo che i buchi neri siano nati prima e che le galassie si siano assemblate attorno a loro.
Riassumendo, nell’ipotesi si trattasse di un black hole, questo “little red dot” potrebbe essere un buco nero catturato nella sua prima fase di accrescimento e rappresentare la prima prova diretta di un percorso di formazione dei buchi neri super massicci. Gli scienziati ritengono che la luce emessa da questi oggetti nell’Universo primordiale, verso l’estremità rossa dello spettro elettromagnetico (quello che viene definito spostamento verso il rosso – red shift), possa essere anche una dimostrazione della continua espansione dell’Universo. La ricerca continua.
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in anteprima l’affascinante ipotesi che i buchi neri primordiali si siano formati spontaneamente nei primi istanti dopo il Big Bang. (NASA’s Goddard Space Flight Center/J. Schnittman e B. Powell)
Riferimento
A direct black hole mass measurement in a Little Red Dot at the Epoch of Reionization di Ignas Juodžbalis et alii. https://arxiv.org/abs/2508.21748
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Note
0 Gli LRD sono piccoli puntini di luce estremamente spostati verso il rosso presenti nell’Epoca della Reionizzazione ovvero durante quel processo durato miliardi di anni quando la luce delle prime stelle e galassie diradò la foschia opaca che riempiva l’Universo primordiale, permettendo alla luce di fluire liberamente.
1 La capacità di poter restituire immagini nell’infrarosso rende il JWST il miglior strumento a nostra disposizione per cercare di capire come tutto abbia avuto inizio, combinando immagini straordinariamente definite con dati spettroscopici profondi.
2 Per memoria, la famosa relazione di Keplero fu scoperta quando Keplero, studiando il nostro sistema solare, notò che la velocità di rotazione dei pianeti decresceva con l’inverso della radice della loro distanza
3 un’interpretazione coerente con le stime della massa derivata dall’analisi della sequenza di righe che descrivono lo spettro dell’atomo di idrogeno (serie detta di Balmer).
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