La più profonda immagine a raggi-X svela 5000 buchi neri supermassicci

Il telescopio spaziale Chandra ha scattato la più profonda immagine mai ripresa nella regione dei raggi-X dello spettro elettromagnetico. La foto, ottenuta con un'esposizione totale di circa 7 milioni di secondi, ovvero undici settimane e mezzo, ritrae una porzione del Chandra Deep Field South. La regione al centro della foto è caratterizzata dalla più alta concentrazione di buchi neri supermassicci mai osservata, con oltre 5000 oggetti in un fazzoletto di cielo simile al diametro apparente di una Luna piena.

Il Chandra Deep Field Shout visto ai raggi-X (a sinistra) e nel visibile (a destra). Credits: X-ray: NASA/CXC/Penn State/B.Luo et al.

"Grazie a questa straordinaria immagine, possiamo esplorare i primi giorni dei buchi neri nell'Universo e osservare la loro evoluzione nel corso dei miliardi di anni," spiega Niel Brandt della Pennsylvania State University.

Circa il 70% degli oggetti all'interno di questo nuovo scatto di Chandra sono buchi neri supermassicci, con masse comprese tra centinaia di migliaia e decine di miliardi di masse solari. Le vaste quantità di gas in caduta libera verso questi oggetti raggiungono temperature estremamente elevate in prossimità dell'orizzonte degli eventi, causando notevoli emissioni di raggi-X.

"Rilevare buchi neri nel giovane Universo può essere difficile, in quanto sono molto lontani e producono radiazioni solamente se stanno attivamente attirando materia," spiega Bin Luo della Nanjing University. "Tuttavia, con esposizioni sufficientemente lunghe, possiamo trovare e studiare un grande numero di buchi neri in crescita, alcuni dei quali hanno fatto la loro comparsa non molto dopo il Big Bang."

Immagini come queste permettono agli scienziati di esplorare l'evoluzione dei buchi neri supermassicci nei primi due miliardi di anni di vita dell'Universo. Le analisi preliminari suggeriscono che questi buchi neri siano cresciuti tramite improvvisi e sporadici eventi, piuttosto che tramite il lento e graduale accumulo di materia.

I dati indicano inoltre che questi buchi neri si sono formati a partire da oggetti molto massicci, con circa 10 o 100 mila masse solari, invece che da oggetti più leggeri, di circa 100 masse solari. Ciò potrebbe spiegare come abbiano fatto a raggiungere masse così elevate in così poco tempo.

L'immagine rivela inoltre le radiazioni provenienti da galassie situate fino a 12,5 miliardi di anni luce dalla Terra. La maggior parte delle radiazioni a raggi-X provenienti da queste lontane isole di stelle sono dovute alle vaste popolazioni di buchi neri di massa stellare presenti al loro interno.

"Rilevando i raggi-X di galassie così lontane, possiamo imparare di più sulla formazione e sull'evoluzione dei buchi neri di massa stellare e di quelli supermassicci nel giovane Universo," spiega Fabio Vito della Penn State. "Abbiamo immortalato i buchi neri mentre erano in stadi cruciali della loro crescita."