1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

le Scienze:
Giovani, giganti e inaspettati
Osservazioni del telescopio spaziale James Webb hanno rivelato un’abbondanza inattesa di buchi neri giganti nel cosmo primordiale

Articolo originale su Quantamagazine (traduttore autom.)
https://www.quantamagazine.org/jwst-spots-giant-black-holes-all-over-the-early-universe-20230814/
Si supponeva che i buchi neri giganti fossero dei piccoli protagonisti della storia cosmica iniziale. Ma le recenti osservazioni del telescopio spaziale James Webb stanno scoprendo un'inaspettata abbondanza di bestie.
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Una serie di oggetti enigmatici spiccava nella miriade di presentazioni. Alcuni astronomi li hanno chiamati "piccoli mostri nascosti". Per altri, erano "puntini rossi". Ma qualunque fosse il loro nome, i dati erano chiari: quando il JWST osserva le giovani galassie – che appaiono come semplici puntini rossi nell'oscurità – ne vede un numero sorprendente con cicloni che si agitano nei loro centri.
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La spiegazione più semplice per le galassie dal cuore di tornado è che grandi buchi neri che pesano milioni di soli stanno sferzando le nubi di gas in una frenesia. Questo risultato è allo stesso tempo atteso e lascia perplessi. È previsto perché JWST è stato costruito, in parte, per trovare gli oggetti antichi. Sono gli antenati di un miliardo di buchi neri giganti del Sole che sembrano apparire nella documentazione cosmica inspiegabilmente presto. Studiando questi buchi neri precursori, come tre giovani da record scoperti quest'anno, gli scienziati sperano di scoprire da dove provengono i primi buchi neri giganteschi e forse identificare quale delle due teorie concorrenti descrive meglio la loro formazione: sono cresciuti molto rapidamente o sono semplicemente nati grandi? Eppure le osservazioni lasciano perplessi anche perché pochi astronomi si aspettavano che JWST trovasse così tanti buchi neri giovani e affamati – e le indagini li stanno rivelando a dozzine.

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Costanzo
"Una cosa ho imparato nella mia lunga vita: che tutta la nostra scienza è primitiva e infantile
eppure è la cosa più preziosa che abbiamo" (A. Einstein).

Parte interessante dell'articolo di Quantamagazine (accesso libero):
https://www.quantamagazine.org/jwst-spots-giant-black-holes-all-over-the-early-universe-20230814/

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Troppo grande, troppo presto

Il mistero è iniziato più di 20 anni fa, quando un team guidato da Fan ha individuato una delle galassie più distanti mai osservate: un quasar brillante, o una galassia ancorata a un buco nero supermassiccio attivo che pesa forse miliardi di soli. Ha avuto un redshift di 5, corrispondente a circa 1,1 miliardi di anni dopo il Big Bang. Con ulteriori spazzate del cielo, Fan e i suoi colleghi hanno ripetutamente battuto i loro stessi record, spingendo la frontiera del redshift dei quasar a 6 nel 2001 e infine a 7,6 nel 2021, appena 0,7 miliardi di anni dopo il Big Bang.

Il problema era che creare buchi neri così giganteschi sembrava impossibile così presto nella storia cosmica.

Come ogni oggetto, i buchi neri impiegano tempo per crescere e formarsi. E come un bambino alto 6 piedi (= 1 metro e ottanta centimetri circa), i buchi neri di grandi dimensioni di Fan erano troppo grandi per la loro età: l'universo non era abbastanza grande da accumulare miliardi di soli di peso. Per spiegare quei bambini troppo cresciuti, i fisici sono stati costretti a prendere in considerazione due opzioni sgradevoli.

La prima è che le galassie di Fan sono inizialmente piene di buchi neri standard, di massa stellare, del tipo che le supernove spesso lasciano dietro di sé. Questi poi sono cresciuti sia fondendosi che inghiottendo il gas e la polvere circostanti. Normalmente, se un buco nero banchetta in modo abbastanza aggressivo, un'effusione di radiazioni spinge via i suoi bocconi. Questo ferma la frenesia alimentare e stabilisce un limite di velocità per la crescita dei buchi neri che gli scienziati chiamano il limite di Eddington. Ma si tratta di un soffitto morbido: un torrente costante di polvere potrebbe plausibilmente sopraffare l'effusione di radiazioni. Tuttavia, è difficile immaginare di sostenere una crescita così "super-Eddington" abbastanza a lungo da spiegare le bestie di Fan: avrebbero dovuto ingrassare in modo impensabilmente veloce.

O forse (seconda ipotesi) i buchi neri possono nascere inverosimilmente grandi. Le nubi di gas nell'universo primordiale potrebbero essere collassate direttamente in buchi neri del peso di molte migliaia di soli, producendo oggetti chiamati semi pesanti. Anche questo scenario è difficile da digerire, perché nubi di gas così grandi e grumose dovrebbero fratturarsi in stelle prima di formare un buco nero.
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Costanzo
"Una cosa ho imparato nella mia lunga vita: che tutta la nostra scienza è primitiva e infantile
eppure è la cosa più preziosa che abbiamo" (A. Einstein).

Rasoio di Occam = errori d'interpretazione dei dati ?
Ciao.
Roberto Gorelli

Magari!

Sono tante le menti (brillanti) che ci stanno lavorando.
Sembra che già con i grandi telescopi a terra e con l'HST si andasse in questa direzione.
Il JWST rincara la dose: buchi neri supermassicci, primordiali, giovanissimi in ogni angolo del Cosmo.
(Affamati come Belve, tra l'altro!)

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Costanzo
"Una cosa ho imparato nella mia lunga vita: che tutta la nostra scienza è primitiva e infantile
eppure è la cosa più preziosa che abbiamo" (A. Einstein).

o modelli sbagliati - non mi sorprenderebbe. sappiamo tanto, ma probabilmente molto meno di quanto siamo portati a credere. vedremo

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dovrete espellere anche me

L'idea che mi sono fatto (ben lungi dall'essere una teoria completa) è che i buchi neri supermassicci facciano parte del processo di formazione delle Galassie. Nello specifico, senza un SMB centrale la formazione di una galassia diventa problematica. Dovendo scommettere, punterei la mia posta sul fatto che i SMB prendano a formarsi già nelle primissime, convulse, fasi del Big-Bang.

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Marco Pierfranceschi,
autore dei libri:
- Il cielo ritrovato - guida pratica all'astronomia visuale (manuale)
- Breve guida all'astronomia amatoriale (vademecum)
- Ripensare le città (saggio)
- La Principessa Scimmia (fiaba/fantasy)
...nonché blogger (Mammifero Bipede, su Wordpress)