Ecco come potrebbero essersi formati i primi buchi neri supermassicci dell’universo

Le osservazioni ci suggeriscono che i primi buchi neri supermassicci sono apparsi nel nostro universo poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang. Ciò da sempre rappresenta un enigma che astronomi e scienziati non hanno ancora saputo risolvere e diverse sono le teorie al riguardo. Un nuovo studio propone una nuova interessante teoria basata sull’intervento della materia oscura.

L’enigma dei buchi neri supermassicci nell’universo primordiale

L’enigma verte sul fatto che, molto semplicemente, poche centinaia di milioni di anni non bastano per la formazione di un buco nero supermassiccio, secondo i modelli attuali. Il fenomeno che si cela dietro la formazione di un buco nero supermassiccio, infatti, necessita di molto tempo.
Innanzitutto c’è bisogno della formazione di un buco nero “seme” nella fase iniziale, una fase che da sola necessita di molto tempo in quanto c’è bisogno di una stella gigante pienamente formatasi che è invecchiata ed è poi collassata su sé stessa. Dopo questa prima fase, il buco nero risultante deve poi acquisire tantissima materia per diventare “supermassiccio”, sostanzialmente un buco nero gigantesco con milioni di masse solari, e anche questa seconda fase è molto lunga, almeno secondo le teorie attuali riguardanti la formazione di questi buchi neri enormi.

La nuova teoria: aloni di materia oscura che collassano su loro stessi

Un team di ricercatori propone un nuovo approccio in uno studio apparso sull’Astrophysical Journal Letters.
Secondo il professore di fisica e astronomia dell’Università della California a Riverside Hai-Bo Yu, la spiegazione dietro all’esistenza dei buchi neri supermassicci poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang potrebbe risiedere in quello che peraltro è un altro dei misteri del nostro universo: la materia oscura.
Secondo l’idea abbastanza radicale dello scienziato e dei suoi colleghi, gli attuali modelli di formazione di buchi neri supermassicci dovrebbero essere in parte rivisti. Questi, infatti, potrebbero formarsi con il collasso diretto di giganteschi aloni di materia oscura.

Instabilità graviotermica

Considerando il fattore relativo alla materia oscura, secondo gli scienziati, poche centinaia di milioni di anni sono stati sufficienti per la creazione di “semi” che poi, con l’assimilazione di materia oscura, sono diventati buchi neri supermassicci.
Secondo il ricercatore, il collasso di una quantità sufficiente di materia oscura per la formazione del buco nero sarebbe agevolato da una sorta di instabilità graviotermica che si innescherebbe al centro della “nube”. Questa regione collasserebbe in un buco nero il quale diventerebbe poi sempre più grande acquisendo non solo la materia oscura ma anche materia barionica, ossia quella che possiamo vedere.

Materia oscura autointeragente

Inoltre questi aloni di materia oscura sarebbero “autointeragenti”: per addensarsi fino a formare un buco nero, le molecole che la compongono, o qualsiasi altra cosa ne costituisca la base strutturale, devono interagire con loro stesse in modo da lasciar fuoriuscire l’energia cinetica provocata dal vorticoso movimento durante il collasso. Solo in questo modo, secondo gli scienziati, può arrivare a formarsi un buco nero di materia oscura.
D’altronde si calcola che nell’universo ci sia tantissima materia oscura e queste condizioni, durante l’universo primordiale, non dovevano essere poi tanto diverse. Anzi si pensa che le prime galassie si siano formate proprio grazie ad ammassi di materia oscura e alla loro attrazione gravitazionale.
Naturalmente un approccio teorico del genere non potrà essere dimostrato fin quando non si scoprirà cosa sia in effetti stessa materia oscura.

Note e approfondimenti

  1. Seeding Supermassive Black Holes with Self-interacting Dark Matter: A Unified Scenario with Baryons – IOPscience (IA) (DOI: 10.3847/2041-8213/ac04b0)

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