Come si formano i buchi neri nell'universo?

(Dan Tri Newspaper) - I buchi neri sono "giganti" con masse da milioni a miliardi di volte superiori a quella del nostro Sole. Creano un'attrazione gravitazionale così forte che nemmeno la luce può sfuggire.

Simulazione di un buco nero supermassiccio (Immagine illustrativa: Adobe).

Al centro della maggior parte delle galassie si trova un gigante cosmico: un buco nero supermassiccio. Questi misteriosi oggetti, con masse da milioni a miliardi di volte superiori a quella del nostro Sole, esercitano un'attrazione gravitazionale così potente che nemmeno la luce può sfuggire.

I buchi neri sono così massicci da modellare le galassie che li circondano. Influenzano la formazione stellare, l'evoluzione delle galassie e persino il movimento di interi ammassi stellari.

La nostra galassia, la Via Lattea, non fa eccezione. Al suo centro si trova Sagittarius A*, un buco nero supermassiccio con una massa pari a quattro milioni di volte quella del Sole. Sebbene questi buchi neri siano cruciali per l'esistenza delle galassie, non sappiamo ancora con certezza come si formino.

Tuttavia, un nuovo studio sul modello Pop III.1, condotto dall'astrofisico teorico Jonathan Tan dell'Università della Virginia, ha affrontato questo complesso problema con una prospettiva inedita.

Il professor Tan ha attinto a decenni di ricerca per gettare le basi di una nuova teoria in grado di spiegare come si sono formati questi giganteschi corpi celesti.

Secondo le sue ricerche e quelle dei suoi colleghi, il collasso delle stelle di prima generazione, note anche come stelle primordiali, potrebbe aver portato alla formazione di buchi neri supermassicci.

Modello Pop III.1

Le stelle formatesi dall'idrogeno e dall'elio primordiali sono chiamate stelle di Pop III (Illustrazione: Spazio).

Nell'universo primordiale, molto prima che apparissero galassie e pianeti, nacque la prima generazione di stelle. Queste stelle si formarono dall'idrogeno e dall'elio primordiali e gli astrofisici le chiamarono stelle di Popolazione III.

Il modello Pop III.1, sviluppato dal professor Jonathan Tan, descrive stelle che si sono formate in ambienti non influenzati da elementi più pesanti. Senza carbonio, ossigeno o metalli pesanti a regolare il raffreddamento, queste stelle primordiali potevano raggiungere masse estremamente elevate.

Immaginate stelle con masse centinaia di volte superiori a quella del nostro Sole. Le loro enormi dimensioni implicano una vita breve, durante la quale collassano rapidamente formando i primi buchi neri.

Questi buchi neri primordiali, resti di stelle di Popolazione III, fungono da semi per la crescita dei buchi neri supermassicci. Col tempo, crescono e diventano i buchi neri supermassicci che gli esseri umani osservano oggi al centro delle galassie. Gli scienziati hanno persino scoperto un buco nero supermassiccio con una massa 36 miliardi di volte superiore a quella del Sole.

Anche le stelle di Pop III.1 hanno svolto un ruolo cruciale nel plasmare l'universo primordiale. La loro intensa radiazione ha ionizzato il gas di idrogeno circostante, dando inizio al processo di reionizzazione cosmica.

Questa è una fase cruciale, in cui l'universo cambia la sua struttura e il suo equilibrio energetico. Il risultato è un'improvvisa esplosione di luce cosmica, nota in astronomia come "lampo".

La duplice influenza delle stelle di Popolazione III.1 le rende cruciali per comprendere le origini della struttura dell'universo.

Sfide e alternative

Il modello Pop III.1 è tuttora considerato una teoria scientificamente accettata (Illustrazione: Spazio).

Oltre a spiegare l'origine dei buchi neri supermassicci, la teoria Pop III.1 affronta anche diverse importanti questioni irrisolte in cosmologia.

Queste problematiche includono la "tensione di Hubble", il dibattito sull'energia oscura e le anomalie legate alla massa dei neutrini.

Collegando le prime stelle e i resti dei loro buchi neri all'evoluzione su larga scala dell'universo, il modello del professor Tan offre una prospettiva unica che potrebbe contribuire a far luce su molti misteri.

Tuttavia, lo scenario Pop III.1 non è l'unica ipotesi. Diverse altre teorie suggeriscono che i buchi neri primordiali si siano formati direttamente dalle fluttuazioni di densità nei primi secondi successivi al Big Bang.

Questi buchi neri potrebbero essere il terreno fertile per la formazione di buchi neri supermassicci. Un altro approccio indica il collasso diretto di gigantesche nubi di gas che non hanno dato origine a stelle.

Ciascuna teoria propone un meccanismo diverso, tutti con l'obiettivo di spiegare i misteri dell'universo.

Anche le previsioni del modello Pop III.1 sulla ionizzazione cosmica primordiale si scontrano con numerose difficoltà. Le limitazioni osservative dovute alla radiazione cosmica di fondo a microonde, in particolare all'effetto cinetico Sunyaev-Zeldovich, suggeriscono che la quantità e la tempistica della reionizzazione potrebbero essere difficili da conciliare.

Ciononostante, il modello Pop III.1 è ancora considerato una teoria convincente, che continua ad alimentare il dibattito su come si sia formata una delle prime strutture dell'universo.

Fonte: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/ho-den-trong-vu-tru-hinh-thanh-nhu-the-nao-20250923030226135.htm