Buchi neri da collasso diretto
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Secondo un nuovo modello i buchi neri primordiali non avrebbero bisogno di resti stellari per formarsi e accrescersi. Un modello di formazione da collasso diretto che può risolvere problemi aperti.


Fonte Shantanu Basu et al. The Mass Function of Supermassive Black Holes in the Direct-collapse Scenario, The Astrophysical Journal (2019)


Rappresentazione di un buco nero
Rappresentazione di un buco nero

I buchi neri estremamente massivi in epoche decisamente giovani della storia dell'universo hanno sempre rappresentato un mistero: quali processi possono far addensare così tanta massa in così poco tempo? 

Una possibile soluzione, anche se parziale, può arrivare dalla Western University, con modelli che hanno provato come un buco nero possa formarsi senza necessità di emergere da un resto stellare ma da collasso diretto di materia. Gli scienziati hanno sviluppato una spiegazione per la distribuzione osservata dei buchi neri supermassivi in relazione a masse e luminosità. Il modello si basa su una assunzione molto semplice: i buchi neri supermassivi si formano molto velocemente in periodo di tempo molto brevi prima di bloccarsi. Questo contrasta con la attuale comprensione della formazione di buchi neri di massa stellare, derivanti dal collasso di stella massive. 

Si ha, ora, una osservazione indiretta del fatto che i buchi neri abbiano origine da collasso diretto e non dai resti stellari. Il team ha calcolato la funzione di massa di buchi neri supermassivi formatisi in un limitato periodo di tempo e sottoposti a una crescita di massa esponenziale. La crescita può essere regolata dal limite di Eddington impostato dal bilancio tra radiazione e forza gravitazionale. Lo scenario del collasso diretto vede i buchi neri supermassivi formarsi in un tempo piccolo e molto velocemente. Una volta creati e cresciuti, la loro produzione è stata interrotta dalla radiazione dell'universo creata da altri buchi neri e dalle stelle. 

Durante l'ultimo decennio molti buchi neri supermassivi, con masse di miliardi di masse solari, sono stati scoperti a alto redshift , corrispondenti a età in cui l'universo aveva appena 800 milioni di anni. La presenza di questi oggetti è rimasta inspiegabile ma lo scenario del collasso diretto ha consentito a masse iniziali di formarsi in quantità superiori a quanto teorizzato dallo scenario del resto stellare.