Un team di ricerca guidato da scienziati dell'Università di Cardiff afferma di essere più vicino a capire come nasce un buco nero supermassiccio (SMBH) grazie a una nuova tecnica che ha permesso loro di ingrandire uno di questi enigmatici oggetti cosmici con dettagli senza precedenti.

Gli scienziati non sono sicuri se le SMBH si siano formate in condizioni estreme poco dopo il big bang, in un processo chiamato "collasso diretto", o sono cresciuti molto più tardi da buchi neri "seme" derivanti dalla morte di stelle massicce.

Se il primo metodo fosse vero, Gli SMBH nascerebbero con masse estremamente grandi, da centinaia di migliaia a milioni di volte più massicce del nostro Sole, e avrebbero una dimensione minima fissa.

Se quest'ultimo fosse vero, le PMI inizierebbero relativamente piccole, circa 100 volte la massa del nostro Sole, e iniziano a ingrandirsi nel tempo nutrendosi delle stelle e delle nubi di gas che vivono intorno a loro.

Gli astronomi si sforzano da tempo di trovare gli SMBH di massa più bassa, quali sono i collegamenti mancanti necessari per decifrare questo problema.

In uno studio pubblicato oggi, il team guidato da Cardiff ha spinto i confini, rivelando uno degli SMBH di massa più bassa mai osservati al centro di una galassia vicina, pesa meno di un milione di volte la massa del nostro sole.

La SMBH vive in una galassia che è familiarmente conosciuta come "Mirach's Ghost", per la sua vicinanza a una stella molto luminosa chiamata Mirach, dandogli un'ombra spettrale.

I risultati sono stati ottenuti utilizzando una nuova tecnica con l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un telescopio all'avanguardia situato in alto sull'altopiano di Chajnantor nelle Ande cilene che viene utilizzato per studiare la luce di alcuni degli oggetti più freddi dell'Universo.

"L'SMBH in Mirach's Ghost sembra avere una massa all'interno dell'intervallo previsto dai modelli di 'collasso diretto', ", ha affermato il dottor Tim Davis della School of Physics and Astronomy dell'Università di Cardiff.

"Sappiamo che è attualmente attivo e sta ingoiando gas, quindi alcuni dei modelli più estremi di "collasso diretto" che producono solo SMBH molto massicce non possono essere veri.

"Questo da solo non è sufficiente per dire definitivamente la differenza tra l'immagine del 'seme' e il 'collasso diretto' - abbiamo bisogno di capire le statistiche per questo - ma questo è un enorme passo nella giusta direzione".

I buchi neri sono oggetti che sono collassati sotto il peso della gravità, lasciando dietro di sé regioni di spazio piccole ma incredibilmente dense da cui nulla può sfuggire, nemmeno luce.

Un SMBH è il più grande tipo di buco nero che può essere centinaia di migliaia, se non miliardi, volte la massa del Sole.

Si ritiene che quasi tutte le grandi galassie, come la nostra Via Lattea, contenere una SMBH situata al suo centro.

"Gli SMBH sono stati trovati anche in galassie molto lontane come apparivano solo poche centinaia di milioni di anni dopo il big bang", ha detto il dottor Marc Sarzi, un membro del team del Dr. Davis dell'Armagh Observatory &Planetarium.

"Questo suggerisce che almeno alcune PMI potrebbero essere diventate molto massicce in un tempo molto breve, che è difficile da spiegare secondo i modelli per la formazione e l'evoluzione delle galassie."

"Tutti i buchi neri crescono mentre inghiottono nuvole di gas e distruggono le stelle che si avventurano troppo vicino a loro, ma alcuni hanno una vita più attiva di altri."

"Cercare gli SMBH più piccoli nelle galassie vicine potrebbe quindi aiutarci a rivelare come iniziano gli SMBH, " ha proseguito il dottor Sarzi.

Nel loro studio, il team internazionale ha utilizzato tecniche nuove di zecca per ingrandire ulteriormente il cuore di una piccola galassia vicina, chiamato NGC404, come mai prima d'ora, permettendo loro di osservare le vorticose nubi di gas che circondavano l'SMBH al suo centro.

Il telescopio ALMA ha permesso al team di risolvere le nubi di gas nel cuore della galassia, rivelando dettagli di soli 1,5 anni luce di diametro, rendendo questa una delle mappe di gas a più alta risoluzione mai realizzate in un'altra galassia.

Essere in grado di osservare questa galassia con una risoluzione così elevata ha permesso al team di superare un decennio di risultati contrastanti e rivelare la vera natura dell'SMBH al centro della galassia.

"Il nostro studio dimostra che con questa nuova tecnica possiamo davvero iniziare a esplorare sia le proprietà che le origini di questi oggetti misteriosi, " ha continuato il dottor Davis.

"Se c'è una massa minima per un buco nero supermassiccio, non l'abbiamo ancora trovato."

I risultati dello studio sono stati pubblicati oggi nel Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .