Collaborazione spaziale: i buchi neri supermassicci dell'inizio dell'universo possono essere scoperti grazie a una missione congiunta dei telescopi James Webb, Euclide e Romani
In un importante passo avanti per l'astrofisica, il James Webb Space Telescope (JWST), il telescopio Euclid e il NASA's Nancy Grace Roman Space Telescope (Roman) hanno rilevato buchi neri supermassicci che esistevano quando l'universo aveva meno di un miliardo di anni. Questa scoperta, guidata da un team dell'Università di Portsmouth, ha aperto un nuovo capitolo nella nostra comprensione dell'universo primitivo.
L'esempio più antico di un buco nero supermassiccio rilevato dal JWST si chiama JADES-GS-z14-0. La risoluzione elevata del JWST consente uno studio dettagliato delle strutture delle galassie ospiti del buco nero e la conferma della loro presenza attraverso la spettroscopia.
Uno dei modelli alternativi proposti per spiegare l'origine di questi giganti cosmici è la "scenario di collasso diretto". In questo modello, i buchi neri supermassicci si formano direttamente quando vasti patch di gas e polvere cosmici collassano, bypassando la necessità che le prime stelle muoiano prima che inizi la crescita del buco nero. Questa scenario prevede che i buchi neri si formino con masse di 10.000 a 100.000 volte la massa del nostro sole, riducendo drasticamente il tempo necessario per crescere.
Se la scenario di collasso diretto è corretta, suggerisce che i buchi neri di collasso diretto potrebbero essere nati già 170-180 milioni di anni dopo il Big Bang. Questo pone un problema perché, secondo i modelli precedenti, questi buchi neri dovrebbero impiegare almeno un miliardo di anni per raggiungere lo status di supermassicci.
Il rilevamento di un buco nero supermassiccio a redshift di z=15 o superiore potrebbe dirci sull'origine dei buchi neri supermassicci e quasi escludere la loro origine stellare. Il rilevamento di tali early black holes sarebbe di grande aiuto per limitare i modelli di formazione del buco nero e offrire una visione senza precedenti del primo universo.
Il Roman Space Telescope e Euclid hanno campi visivi 100 volte più ampi di quello del JWST, consentendo di rilevare più buchi neri primitivi. Questi telescopi potrebbero rilevare buchi neri supermassicci con masse milioni o miliardi di volte superiori al sole quando l'universo aveva meno di 270 milioni di anni.
La sinergia tra il JWST, Euclid e Roman è stata simulata, mostrando che possono rilevare circa 100 buchi neri solo 250 milioni di anni dopo il Big Bang. La ricerca del team suggerisce che avere una storia di crescita dettagliata dei primi buchi neri di collasso diretto può aiutare a fare previsioni migliori per Roman, Euclid e JWST, comprese le dimensioni massime che questi buchi neri possono raggiungere e quanti di essi possono essere rilevati con le prossime indagini.
La NASA opererà il Nancy Grace Roman Space Telescope, con l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) coinvolta come partner. La ricerca del team è disponibile sul sito web dell'Università di Portsmouth. Il JWST, il telescopio Euclid e il NASA's Nancy Grace Roman Space Telescope possono complementarsi nell'osservazione dei buchi neri supermassicci alle lunghezze d'onda dell'infrarosso.
Questa ricerca rappresenta un importante passo avanti nella nostra comprensione dell'universo primitivo e della formazione dei buchi neri supermassicci. Man mano che questi telescopi continuano le loro osservazioni, possiamo aspettarci di scoprire
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