Negli ultimi venticinque anni, le proprietà delle galassie e dei buchi neri supermassicci hanno rivelato precise relazioni di scala. Questi buchi neri, con masse di ordini di grandezza superiori ai buchi neri stellari, si trovano nelle regioni centrali delle galassie e, nonostante siano enormi, sono relativamente piccoli rispetto alle galassie ospitanti. Attualmente, la massa di un buco nero è in media circa mille volte inferiore a quella della sua galassia, una proporzione simile a quella tra Giove e il Sole. Tuttavia, non è chiaro se questo rapporto sia rimasto invariato nel tempo.
Un team di ricercatori guidati da Minghao Yue, postdoc al Massachusetts Institute of Technology (MIT), ha utilizzato il telescopio spaziale James Webb per studiare questo fenomeno. Hanno osservato sei quasar, oggetti luminosi alimentati dall’accrescimento di materiale su un buco nero supermassiccio, la cui luce è stata emessa oltre 13 miliardi di anni fa. Il loro obiettivo era stimare la massa del buco nero centrale e delle galassie ospitanti durante l’infanzia dell’universo, ma i quasar, essendo estremamente luminosi, nascondono la luce delle stelle circostanti. Per affrontare questo problema, i ricercatori hanno sviluppato un modello per sottrarre la luce del quasar e isolare la debole emissione stellare delle galassie.
La tecnica, benché difficile, ha avuto successo per tre dei sei quasar osservati. Con queste osservazioni, gli astronomi hanno stimato la massa delle galassie ospitanti e dei buchi neri. Nel primo miliardo di anni dell’universo, la massa dei buchi neri risultava essere circa un decimo di quella delle galassie, un rapporto molto più grande rispetto all’attuale rapporto di uno a mille. Questo suggerisce che i buchi neri crescessero più rapidamente delle galassie ospitanti in passato.
L’uso del telescopio Webb è stato fondamentale, poiché la sua risoluzione ha permesso di distinguere chiaramente le galassie ospitanti dai quasar, cosa che le immagini precedenti non erano in grado di fare. Lo studio fa parte del programma Eiger, che si propone di indagare le proprietà dei quasar e l’ambiente circostante un miliardo di anni dopo il Big Bang.
Questo studio offre indizi preziosi sulla formazione dei buchi neri supermassicci. Attualmente, si ipotizza che questi abbiano avuto origine da nuclei con masse comprese tra cento e centomila volte quella del Sole. Secondo Anna-Christina Eilers, coautrice dello studio, i buchi neri che si sono formati nei primi miliardi di anni dell’universo sembrano crescere molto più velocemente rispetto a quelli attuali. Questi risultati potrebbero suggerire che i “semi” iniziali da cui si sono formati fossero più massicci rispetto ai nuclei di buchi neri più recenti.
