Buchi neri supermassicci dalla materia oscura

UNO STUDIO ESPLORA UNA POSSIBILE ORIGINE DI QUESTI MOSTRI CELESTI

È probabile che ogni grande galassia ospiti nel suo centro un buco nero supermassicio (Smbh), pesante milioni o miliardi di masse solari, come quello ripreso nel cuore di Messier 87. Esistono prove della presenza di questi oggetti già nel giovane Universo, 800 milioni di anni dopo il Big Bang.

Una presenza precoce che contrasta con lo scenario che indica la formazione di tali mostri da un collasso stellare e da un successivo accrescimento a spese della materia normale (stelle e nubi di materia).

Si ritiene che le primissime stelle, quelle di “Popolazione III”, fossero più massicce di quelle formatesi in seguito, quindi in grado di generare, esplodendo come supernove, i buchi neri di taglia stellare che sarebbero stati gli embrioni per quelli supermassici. Tuttavia, stime ragionevoli sulla tempistica rendono molto improbabile che i Smbh si siano formati con questo meccanismo in pochi milioni di anni. Deve essere intervenuto un meccanismo completamente diverso, ma quale?

Sono stati proposti scenari diversi per spiegare l’arcano, invocando per esempio il collasso d’intere regioni nel centro delle proto-galassie, considerando anche il ruolo della materia oscura in questi processi.

Un nuovo studio, guidato da Carlos R. Argüelles, ricercatore presso l’Universidad Nacional de La Plata e l’Icranet, propone la formazione di Smbh unicamente dal collasso di materia oscura. Questo modello era già stato proposto, ma il merito del nuovo studio consiste nel descrivere l’intero processo, partendo da regioni ad alta densità poste nel centro delle attuali galassie, con tutte le implicazioni cosmologiche che ne derivano.

Lo studio considera la presenza di notevoli concentrazioni di materia oscura nelle galassie. Le simulazioni hanno mostrato la possibilità di un collasso da nuclei di materia oscura, una volta raggiunta una soglia critica. Così, si formerebbe direttamente un buco nero con milioni di masse solari senza la necessità di una progressiva accrezione ai danni della materia circostante.

Due intriganti conseguenze

Tale processo è piuttosto rapido al confronto con altri meccanismi e introduce un’intrigante conseguenza: i Smbh si formano prima della galassia e non dopo, come ritenuto in precedenza. Questi oggetti fungerebbero da nuclei di aggregazione per la formazione gerarchica successiva.

Un’altra intrigante conseguenza è che non tutti gli aloni di materia oscura raggiungono la massa critica per collassare in Smbh, conservandosi sotto forma di piccoli aloni, come quelli che sembrano avvolgere le galassie nane, tenendole insieme. Questo è ciò che si osserva in molti sistemi diffusi, dove il nucleo denso di materia oscura produrrebbe effetti gravitazionali simili a quelli di un buco nero supermassicio.

Alcune galassie che non manifestano la presenza di nuclei attivi, come la Via Lattea, potrebbero invece ospitare un nucleo denso di materia oscura in luogo di un Smbh, pur esibendo movimenti stellari del tutto simili.

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Informazioni su Giuseppe Donatiello 298 Articoli
Nato nel 1967, astrofilo da sempre. Interessato a tutti gli aspetti dell'astronomia, ha maturato una predilezione per il deep-sky, in particolare verso i temi riguardanti il Gruppo Locale e l'Universo Locale. Partecipa a programmi Pro-Am nello studio dei flussi stellari in galassie simili alla Via Lattea mediante tecniche di deep-imaging. Ha scoperto sei galassie nane vicine: Donatiello I (2016), Donatiello II, III e IV nel sistema di NGC 253 (2020), Pisces VII (2020) e Pegasus V (2021) nel sistema di M31. Astrofotografo e autore di centinaia di articoli, alcuni con revisione paritaria.