Il buco nero appena scoperto risiede nella galassia iperluminosa GN-z11.
GN-z11 è una galassia giovane ma moderatamente massiccia situata nella costellazione dell’Orsa Maggiore. Scoperta per la prima volta nel 2016, si stima che questa galassia risalga a quando l’Universo aveva solo 420 milioni di anni, ovvero il 3% della sua età attuale. GN-z11 è circa 25 volte più piccola della nostra Via Lattea e ha solo l’1% della massa della nostra Galassia in stelle. Secondo il nuovo studio , la galassia ospita un buco nero di circa 1,6 milioni di masse solari. “Sono state proposte più teorie per descrivere la formazione dei semi di buchi neri nell’Universo primordiale e per spiegare l’emergere di buchi neri molto massicci osservati essere già presenti a spostamenti verso il rosso z=6-7,5“, ha affermato il professor Roberto Maiolino dell’Università di Cambridge. e colleghi. “I buchi neri derivanti dal collasso diretto delle nubi primordiali (probabilmente preceduto dalla formazione di una stella supermassiccia) in semi con masse comprese tra 10.000 e un milione di masse solari — i cosiddetti buchi neri a collasso diretto — sono uno dei modelli più frequentemente invocati. Tuttavia, altri modelli considerano anche la rapida fusione di stelle e buchi neri in densi ammassi stellari nucleari, così come l’accrescimento sui semi di buchi neri della Popolazione III o persino sui normali resti stellari. Anche l’accrescimento di Super-Eddington è stato considerato una possibilità”, hanno aggiunto. Tuttavia, nessuno di questi scenari è stato adeguatamente testato finora, in quanto richiedevano l’osservazione di buchi neri con spostamento verso il rosso più elevato (z > 10) e con masse inferiori (meno di 10 milioni di masse solari), il che è stato irrealizzabile fino all’avvento del telescopio spaziale James Webb della NASA/ESA/CSA. Nel loro studio, il professor Maiolino e coautori hanno eseguito un’analisi approfondita dello spettro di GN-z11. “Inizialmente rilevata con Hubble, questa è la galassia più luminosa con spostamenti verso il rosso superiori a 10 in tutti i campi di Hubble (inclusa la totalità dei campi CANDELS e dei campi di frontiera )”, hanno affermato. “Essendo tre volte più luminosa della luminosità caratteristica delle galassie a z=7, se alimentata principalmente dalla formazione stellare, la densità implicita delle galassie luminose sarebbe difficile da riconciliare con molti modelli di formazione delle galassie”. Gli astronomi hanno analizzato i dati spettroscopici ottenuti con il Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) di Webb nell’ambito dell’indagine JADES . L’analisi delle immagini NIRCam ha rivelato che la galassia è dominata da un nucleo galattico attivo (AGN).
“Le caratteristiche spettrali di GN-z11 indicano che, oltre alla formazione stellare, la galassia ospita anche un buco nero in accrescimento“, hanno detto gli autori. “Non escludiamo un contributo da popolazioni stellari estreme, tuttavia, le stelle di Wolf-Rayet da sole non possono spiegare molte delle proprietà spettrali”. “GN-z11 è la prima delle galassie iperluminose ad alti spostamenti verso il rosso ad essere confermata spettroscopicamente”, hanno aggiunto. “Lo scenario AGN rivelato dalla nostra analisi fornisce una spiegazione naturale per l’eccezionale luminosità di GN-z11.” “Se questo è rappresentativo della classe più ampia di galassie luminose scoperte ad alti spostamenti verso il rosso da Webb, allora allevierebbe notevolmente la tensione con modelli e simulazioni e potrebbe suggerire un ruolo più forte dell’AGN nella reionizzazione dell’Universo ” .
