Con l'aiuto del Very Large Telescope (VLT) dell'ESO, gli astronomi hanno scoperto sei galassie che giacciono attorno a un buco nero supermassiccio quando l'Universo aveva meno di un miliardo di anni. Questa è la prima volta che un gruppo così ravvicinato è stato visto così presto dopo il Big Bang e la scoperta ci aiuta a capire meglio come i buchi neri supermassicci, uno dei quali esiste al centro della nostra Via Lattea, si formarono e raggiunsero le loro enormi dimensioni così rapidamente. Supporta la teoria che i buchi neri possono crescere rapidamente all'interno di grandi, strutture simili a ragnatele che contengono molto gas per alimentarle.

"Questa ricerca è stata guidata principalmente dal desiderio di comprendere alcuni degli oggetti astronomici più impegnativi:i buchi neri supermassicci nell'Universo primordiale. Questi sono sistemi estremi e fino ad oggi non abbiamo avuto una buona spiegazione per la loro esistenza, " ha detto Marco Mignoli, astronomo presso l'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) di Bologna, Italia, e autore principale della nuova ricerca pubblicata oggi in Astronomia e astrofisica .

Le nuove osservazioni con il VLT dell'ESO hanno rivelato diverse galassie che circondano un buco nero supermassiccio, il tutto giace in una "ragnatela" cosmica di gas che si estende per oltre 300 volte la dimensione della Via Lattea. "I filamenti della ragnatela cosmica sono come i fili della ragnatela, " spiega Mignoli. "Le galassie stanno e crescono dove i filamenti si incrociano, e i flussi di gas, disponibili per alimentare sia le galassie che il buco nero supermassiccio centrale, possono fluire lungo i filamenti".

La luce di questa grande struttura simile a una ragnatela, con il suo buco nero di un miliardo di masse solari, ha viaggiato fino a noi da un'epoca in cui l'Universo aveva solo 0,9 miliardi di anni. "Il nostro lavoro ha posto un pezzo importante nel puzzle in gran parte incompleto che è la formazione e la crescita di tali estremi, ma relativamente abbondante, oggetti così rapidamente dopo il Big Bang, " afferma il co-autore Roberto Gilli, anche astronomo all'INAF di Bologna, riferimento ai buchi neri supermassicci.

I primissimi buchi neri, pensato che si fosse formato dal crollo delle prime stelle, deve essere cresciuto molto velocemente per raggiungere masse di un miliardo di soli entro i primi 0,9 miliardi di anni di vita dell'Universo. Ma gli astronomi hanno faticato a spiegare come avrebbero potuto essere disponibili quantità sufficientemente grandi di "carburante per buchi neri" da consentire a questi oggetti di crescere fino a dimensioni così enormi in così poco tempo. La nuova struttura offre una probabile spiegazione:la "ragnatela" e le galassie al suo interno contengono abbastanza gas per fornire il carburante di cui il buco nero centrale ha bisogno per diventare rapidamente un gigante supermassiccio.

Ma come si sono formate in primo luogo strutture simili a reti così grandi? Gli astronomi pensano che gli aloni giganti di misteriosa materia oscura siano fondamentali. Si pensa che queste vaste regioni di materia invisibile attirino enormi quantità di gas nell'Universo primordiale; insieme, il gas e la materia oscura invisibile formano le strutture simili a ragnatele dove possono evolversi galassie e buchi neri.

"La nostra scoperta supporta l'idea che i buchi neri più distanti e massicci si formino e crescano all'interno di enormi aloni di materia oscura in strutture su larga scala, e che l'assenza di rilevazioni precedenti di tali strutture era probabilmente dovuta a limitazioni osservative, " dice Colin Norman della Johns Hopkins University di Baltimora, NOI, anche co-autore dello studio.

Le galassie ora rilevate sono tra le più deboli che gli attuali telescopi possono osservare. Questa scoperta ha richiesto osservazioni per diverse ore utilizzando i più grandi telescopi ottici disponibili, compreso il VLT dell'ESO. Utilizzando gli strumenti MUSE e FORS2 sul VLT presso l'Osservatorio dell'ESO al Paranal nel deserto cileno di Atacama, il team ha confermato il legame tra quattro delle sei galassie e il buco nero. "Crediamo di aver appena visto la punta dell'iceberg, e che le poche galassie scoperte finora intorno a questo buco nero supermassiccio sono solo le più luminose, " ha detto la co-autrice Barbara Balmaverde, un astronomo dell'INAF di Torino, Italia.

Questi risultati contribuiscono alla nostra comprensione di come si sono formati e si sono evoluti i buchi neri supermassicci e le grandi strutture cosmiche. Il telescopio estremamente grande dell'ESO, attualmente in costruzione in Cile, sarà in grado di basarsi su questa ricerca osservando molte galassie più deboli attorno a enormi buchi neri nell'Universo primordiale usando i suoi potenti strumenti.