Il James Webb scopre la coppia di buchi neri supermassicci più vicina mai confermata nell'universo primordiale

Il co-autore Roberto Decarli ha commentato: "Questo passo della scoperta è stato possibile solo grazie alle eccezionali capacità di imaging e spettroscopia del JWST, e in particolare del suo strumento NIRSpec. Osservazioni simili da terra sarebbero state estremamente difficili a causa della scarsa trasparenza dell'atmosfera a queste lunghezze d'onda."

Cosa hanno rivelato i dati ALMA: Il contributo dell'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) è stato altrettanto cruciale. ALMA ha rilevato grandi accumuli di gas freddo associati a ciascun AGN. Decarli ha sottolineato che questo "indica che i due AGN risiedono al centro di due galassie sull'orlo di una fusione." La presenza di un ambiente galattico gassoso e freddo attorno a ciascun buco nero ha permesso di escludere scenari di formazione alternativi più esotici, confermando che si tratta di una fusione galattica ricca di gas .

Un tris di buchi neri in una sola galassia

Contemporaneamente, un altro studio guidato da Hannah Übler (Istituto Max Planck per la Fisica Extraterrestre) ha annunciato una scoperta altrettanto eccezionale: tre buchi neri supermassicci in fase di accrescimento attivo all'interno di un'unica galassia, J0148-4214 .

Distanza ed epoca cosmica: La galassia si trova a oltre 12,5 miliardi di anni luce dalla Terra (redshift z=5,0167), corrispondenti a circa 1,2 miliardi di anni dopo il Big Bang .

La configurazione del trio: Due dei buchi neri sono situati molto vicini tra loro nel centro galattico, con una separazione in proiezione di appena 620 anni luce, indizio che sono in procinto di fondersi. Un terzo buco nero si trova più lontano, a circa 5.500 anni luce dal centro .

Metodo di rilevamento: Il team ha utilizzato il JWST NIRSpec in modalità Integral Field Unit (NIRSpec-IFS), una spettroscopia a risoluzione spaziale che ha permesso di rilevare i buchi neri attraverso le loro impronte spettrali. Ciascuno è stato identificato da un'emissione H-alfa larga (FWHM 430–2.920 km/s) senza una controparte di riga proibita, un chiaro segnale di gas che orbita attorno a un buco nero massiccio .

Significato della scoperta: È la prima prova di tre buchi neri supermassicci attivi in una singola galassia nell'universo lontano. Übler ha dichiarato: "Ciò suggerisce che i processi nell'universo primordiale fossero efficienti nel portare i buchi neri massicci vicini tra loro, preparando il terreno per le fusioni di buchi neri massicci che ci aspettiamo di rilevare con i futuri osservatori di onde gravitazionali." Le masse stimate vanno da pochi milioni a circa 80 milioni di masse solari . Lo studio è stato pubblicato su Astronomy & Astrophysics (progetto BlackTHUNDER) .

Insieme, queste due scoperte dipingono un quadro di un giovane universo in cui i buchi neri supermassicci crescevano rapidamente attraverso frequenti fusioni e interazioni ricche di gas, e in cui la sensibilità infrarossa del JWST sta rivelando coppie e terzine di buchi neri a distanza ravvicinata che erano completamente invisibili ai telescopi precedenti.