Come si sono formati i buchi neri supermassicci? Cos'è la materia oscura? In un modello alternativo per come è diventato l'universo, rispetto alla storia dell'universo "da manuale", un team di astronomi propone che entrambi questi misteri cosmici potrebbero essere spiegati dai cosiddetti "buchi neri primordiali".

Nico Cappelluti (Università di Miami), Günther Hasinger (Direttore scientifico dell'ESA) e Priyamvada Natarajan (Yale University), suggeriscono che i buchi neri esistessero dall'inizio dell'universo e che questi buchi neri primordiali potrebbero essere essi stessi i buchi neri non ancora spiegati materia oscura. Il nuovo studio è accettato per la pubblicazione su The Astrophysical Journal .

"I buchi neri di diverse dimensioni sono ancora un mistero. Non capiamo come i buchi neri supermassicci possano essere diventati così enormi nel tempo relativamente breve a disposizione dall'esistenza dell'universo", spiega Günther Hasinger.

All'altra estremità della scala, potrebbero esserci anche buchi neri molto piccoli, come suggerito ad esempio dalle osservazioni di Gaia dell'ESA. Se esistono, sono troppo piccoli per essersi formati da stelle morenti.

"Il nostro studio mostra che senza introdurre nuove particelle o nuova fisica, possiamo risolvere i misteri della cosmologia moderna, dalla natura della materia oscura stessa all'origine dei buchi neri supermassicci", afferma Nico Cappelluti.

Se la maggior parte dei buchi neri si fosse formata subito dopo il Big Bang, avrebbero potuto iniziare a fondersi nell'universo primordiale, formando nel tempo buchi neri sempre più massicci. Il futuro osservatorio spaziale delle onde gravitazionali dell'ESA, LISA, potrebbe raccogliere i segnali di queste fusioni se esistessero buchi neri primordiali. I piccoli buchi neri potrebbero essere semplicemente i buchi neri primordiali che non si sono ancora fusi con quelli più grandi.

Secondo questo modello, l'universo sarebbe pieno di buchi neri dappertutto. Le stelle inizierebbero a formarsi attorno a questi grumi di "materia oscura", creando sistemi solari e galassie nel corso di miliardi di anni. Se le prime stelle si formassero davvero attorno ai buchi neri primordiali, esisterebbero nell'universo prima di quanto previsto dallo "standard" modello.

"I buchi neri primordiali, se esistono, potrebbero benissimo essere i semi da cui si formano tutti i buchi neri, compreso quello al centro della Via Lattea", afferma Priyamvada Natarajan.

La missione Euclid dell'ESA, che sonderà l'universo oscuro in modo più dettagliato che mai, potrebbe svolgere un ruolo nella ricerca per identificare i buchi neri primordiali come candidati alla materia oscura.

Il prossimo telescopio spaziale James Webb della NASA/ESA/CSA, una macchina del tempo cosmica che guarda indietro a oltre 13 miliardi di anni, farà luce ulteriormente su questo mistero.

"Se le prime stelle e galassie si sono già formate nei cosiddetti 'secoli bui', Webb dovrebbe essere in grado di vederne le prove", aggiunge Günther.