In astrofisica, la teoria spesso precede l’osservazione di decenni. La Relatività Speciale di Einstein predisse l’effetto lente gravitazionale, ma solo molto tempo dopo i telescopi poterono confermarlo. Ora, grazie alla sensibilità senza precedenti del telescopio spaziale James Webb, un'altra previsione tanto attesa è finalmente visibile:buchi neri in fuga.
I “buchi neri in fuga” sono buchi neri supermassicci espulsi dalle galassie che li ospitano, che viaggiano a velocità che li mantengono su traiettorie intergalattiche aperte. Sono analoghi alle comete interstellari come 3I/ATLAS, che sono state viste solcare il nostro sistema solare dall’esterno della Via Lattea. Sebbene le scale differiscano, entrambi gli oggetti vengono lanciati ad alta velocità da fionde gravitazionali quando due corpi massicci si incrociano alla giusta distanza e angolazione. In quest'ultima scoperta, il buco nero supermassiccio è stato probabilmente scagliato da un altro compagno supermassiccio.
Anche se non possiamo vedere direttamente un buco nero, il suo passaggio lascia un’impronta rilevabile sulle stelle circostanti. Una prestampa inedita del 2025 su arXiv riporta una scia stellare di 200.000 anni luce, che trascina un luminoso “arco d’urto supersonico” che forma la testa del flusso. I calcoli suggeriscono che il buco nero sta fuggendo dal centro della galassia ospite a circa 2 milioni di miglia all'ora.
La scia ha origine da una regione distante circa 7 miliardi di anni luce, il che spiega perché solo il telescopio spaziale James Webb potrebbe risolverla. I modelli teorici hanno preso in considerazione la possibilità di buchi neri in fuga sin dagli anni '70, ma fino ad ora le prove osservative sono state sfuggenti.
Nel 2023, Pieter vanDokkum di Yale identificò per la prima volta una debole striscia nelle immagini d’archivio di Hubble, ma il segnale era troppo debole per distinguere le singole stelle. Quando l'ottica superiore di Webb fu diretta verso le stesse coordinate, il flusso stellare si trasformò in un'onda d'urto distinta e in una scia di scia.
Un'onda d'urto cosmica rispecchia la forma di una barca che fende l'acqua. Mentre il buco nero in fuga solca le stelle a milioni di miglia all’ora, la sua gravità comprime la densità stellare davanti a sé, formando un luminoso “arco”. L’immensa velocità poi disperde la maggior parte di quelle stelle in una scia, lasciando dietro di sé una scia visibile che tradisce il viaggiatore invisibile. Sebbene lo studio rimanga una prestampa, vanDokkum e colleghi stanno già cercando ulteriori prove dell'esistenza di tali buchi neri ad alta velocità.
