Libri come Orgoglio e pregiudizio dovrebbero averci insegnato che non sempre la prima impressione su qualcosa può essere esaustiva, perché, a volte, le cose sono più complesse di quanto ci aspettiamo. Questo capita spesso nella scienza, infatti, dove non sempre è possibile spiegare tutto alla prima occhiata. Nonostante questo, però, con nuove osservazioni e strumenti, spesso è possibile carpire alcuni segreti da oggetti già osservati. È proprio il caso di Gn-z11, vista per la prima volta nel 2016 dallo Hubble Space Telescope.
La galassia è una delle più giovani e distanti mai osservate – già esisteva quando l’universo, che oggi ha 13.8 miliardi di anni, aveva solo 430 milioni di anni – e così brillante che sta sfidando gli scienziati a capirne il motivo.
Quando Gn-z11 è stata osservata da due team, guidati entrambi da Roberto Maiolino del Cavendish Laboratory e del Kavli Institute of Cosmology all’Università di Cambridge (Regno Unito), con il telescopio della Nasa James Webb Space Telescope (Jwst) sono venuti alla luce alcuni dei suoi segreti.
Uno dei due team, studiando la galassia con Jwst, ha trovato la prima chiara evidenza che essa ospita al suo interno un buco nero supermassiccio centrale che sta rapidamente accrescendo materia. La loro scoperta – della quale già vi avevamo dato notizia lo scorso gennaio, quando è stata pubblicata su Nature – fa di questo il più lontano buco nero supermassiccio attivo avvistato fino a oggi.
«Abbiamo trovato del gas estremamente denso che è comune in vicinanza di un buco nero supermassiccio che sta accrescendo gas», spiega Maiolino. «Queste sono le prime chiare evidenze che Gn-z11 sta ospitando un buco nero che sta divorando materia».
Utilizzando sempre Jwst, il team ha anche individuato segni di elementi chimici ionizzati tipicamente osservati vicino a buchi neri supermassicci in accrescimento. In aggiunta, i ricercatori hanno scoperto anche un “vento” molto potente che viene espulso dalla galassia. Questi venti ad alte velocità sono tipicamente causati da processi associati a buchi neri supermassicci in vigoroso accrescimento.
«La camera per il vicino infrarosso NirCam di Webb ha rivelato una componente estesa, tracciando la galassia ospitante, e una sorgente compatta centrale i cui colori sono consistenti con quelli di un disco di accrescimento che circonda un buco nero», dice Hannah Übler, anche lei ricercatrice al Cavendish Laboratory e al Kavli Institute.
Queste evidenze insieme mostrano che Gn-z11 ospita un buco nero supermassiccio di 2 milioni di masse solari – ovvero 2 milioni di volte la massa della nostra stella – in una fase di consumo della materia estremamente attiva, che è il motivo per cui è così luminoso.
Il secondo team, sempre guidato da Maiolino, ha usato un altro strumento di Webb, lo spettrografo per il vicino infrarosso NirSpec, per trovare un grumo di elio gassoso nell’alone che circonda Gn-z11 – scoperta riportata in un articolo di prossima pubblicazione su Astronomy & Astrophysics.
«Il fatto che non vediamo nient’altro oltre l’elio suggerisce che questo grumo debba essere abbastanza incontaminato», spiega Maiolino. «Questo è qualcosa che era atteso dalla teoria e dalle simulazioni in prossimità di galassie particolarmente massicce di quest’epoca – ovvero che ci dovrebbero essere sacche di gas incontaminato che sopravvivono nell’alone, e queste potrebbero collassare e formare ammassi stellari di Popolazione III».
Le stelle di Popolazione III di cui parla Maiolino sono la prima generazione di stelle apparse nell’universo. Formate quasi interamente di idrogeno ed elio, ci si aspetta che siano molto massicce, molto luminose e molto calde. Ma non sono mai state osservate, e trovarle è uno dei più importanti obiettivi della fisica moderna. La loro traccia attesa – vale a dire, la loro firma spettroscopica – è la presenza di elio ionizzato e l’assenza di elementi chimici più pesanti dell’elio. Riuscire a vederle rappresenterebbe una svolta, in quanto la formazione delle prime stelle e galassie marchia un fondamentale salto nella storia del cosmo, storia durante la quale l’universo evolve da oscuro e “semplice” all’ambiente altamente strutturato e complesso che vediamo oggi.
Nelle future osservazioni di Webb, Maiolino, Übler e i loro team esploreranno con maggior profondità Gn-z11: la loro speranza è di riuscire a rafforzare la tesi delle stelle di Popolazione III che potrebbero trovarsi in formazione nel suo alone.
Fonte: Media INAF
