Gli astrofisici della Western University hanno trovato prove per la formazione diretta di buchi neri che non hanno bisogno di emergere da un resto di stella. La produzione di buchi neri nell'universo primordiale, formato in questo modo, potrebbe fornire agli scienziati una spiegazione per la presenza di buchi neri estremamente massicci in una fase molto precoce della storia del nostro universo.

Shantanu Basu e Arpan Das del Dipartimento di Fisica e Astronomia della Western hanno sviluppato una spiegazione per la distribuzione osservata delle masse e delle luminosità dei buchi neri supermassicci, per i quali in precedenza non esisteva alcuna spiegazione scientifica. I risultati sono stati pubblicati oggi da Lettere per riviste astrofisiche .

Il modello si basa su un presupposto molto semplice:i buchi neri supermassicci si formano molto, molto rapidamente su molto, brevissimi periodi di tempo e poi improvvisamente, si fermano. Questa spiegazione contrasta con l'attuale comprensione di come si formano i buchi neri di massa stellare, cioè emergono quando il centro di una stella molto massiccia collassa su se stesso.

"Questa è una prova osservativa indiretta che i buchi neri hanno origine da collassi diretti e non da resti stellari, "dice Basu, un professore di astronomia alla Western, riconosciuto a livello internazionale come esperto nelle prime fasi della formazione stellare e dell'evoluzione del disco protoplanetario.

Basu e Das hanno sviluppato il nuovo modello matematico calcolando la funzione di massa dei buchi neri supermassicci che si formano in un periodo di tempo limitato e subiscono una rapida crescita esponenziale della massa. La crescita della massa può essere regolata dal limite di Eddington che è fissato da un equilibrio di radiazioni e forze gravitazionali o può anche superarlo di un modesto fattore.

"I buchi neri supermassicci hanno avuto solo un breve periodo di tempo in cui sono stati in grado di crescere rapidamente e poi ad un certo punto, a causa di tutta la radiazione nell'universo creata da altri buchi neri e stelle, la loro produzione si fermò, " spiega Basu. "Questo è lo scenario del collasso diretto".

Durante l'ultimo decennio, molti buchi neri supermassicci che sono un miliardo di volte più massicci del Sole sono stati scoperti ad alti "redshift", ' nel senso che erano in atto nel nostro universo entro 800 milioni di anni dopo il Big Bang. La presenza di questi buchi neri giovani e molto massicci mette in discussione la nostra comprensione della formazione e della crescita dei buchi neri. Lo scenario di collasso diretto consente masse iniziali molto maggiori di quelle implicite nello scenario standard del resto stellare, e può fare molto per spiegare le osservazioni. Questo nuovo risultato fornisce la prova che tali buchi neri a collasso diretto sono stati effettivamente prodotti nell'universo primordiale.

Basu crede che questi nuovi risultati possano essere usati con osservazioni future per dedurre la storia della formazione dei buchi neri estremamente massicci che esistono in tempi molto antichi nel nostro universo.