In accordo con il modello standerd della cosmologia, i buchi neri primordiali non sarebbero nati nel tipico modo in cui si formano generalmente questi mostri cosmici, per esempio dal collasso gravitazionale di una stella, ma dall'estrema densità della materia presente durante l'espansione iniziale dell'Universo. Ora Nico Cappelluti (Università di Miami), Günther Hasinger (Direttore scientifico dell'ESA) e Priyamvada Natarajan (Università di Yale), considerano la possibilità che la loro formazione sia stata più precoce del previsto e che siano essi stessi la sfuggente materia oscura.

Il nuovo studio è stato accettato per la pubblicazione su The Astrophysical Journal.


Buchi neri di tante dimensioni

I buchi neri di diverse dimensioni sono ancora un mistero. Non capiamo come i buchi neri supermassicci possano essere diventati così enormi in un tempo relativamente breve, cioè quello disponibile dalla nascita dell'Universo", spiega Günther Hasinger.
Ad oggi, sono stati proposti numerosi scenari di formazione per produrre buchi neri così grandi, ma nessun è stato in grado di spiegare la diversità delle fusioni osservate finora attraverso la rilevazione delle onde gravitazionali e non c'è accordo su quale combinazione di formazione sia fisicamente praticabile. All'altra estremità della scala, potrebbero esserci anche buchi neri molto piccoli, come suggeriscono anche alcuni dati della sonda Gaia dell'ESA. Se esistono, sono troppo piccoli per essersi formati da stelle morenti. Qui entra in gioco un altro recente documento che ha provato a dimostrare che le masse dei buchi neri grandi e piccoli possono derivare da un unico percorso, in cui i buchi neri guadagnano massa dall'espansione dell'Universo.

Adesso, il nuovo studio "mostra che senza introdurre nuove particelle o nuova fisica, possiamo risolvere i misteri della moderna cosmologia dalla natura della materia oscura stessa all'origine dei buchi neri supermassicci", afferma Nico Cappelluti.

Se la maggior parte dei buchi neri si fosse formata immediatamente dopo il Big Bang, avrebbero potuto iniziare a fondersi nell'Universo primordiale, formando buchi neri sempre più massicci nel tempo. Il futuro osservatorio spaziale delle onde gravitazionali dell'ESA, LISA, potrebbe raccogliere i segnali di quelle fusioni. In questo scenario, i piccoli buchi neri potrebbero essere semplicemente i buchi neri primordiali che non si sono ancora fusi in quelli più grandi.


Rivoluzione del modello standard

Secondo la nuova idea, l'Universo sarebbe pieno di buchi neri sparsi ovunque.
Le stelle si formerebbero attorno a questi grumi di "materia oscura", creando sistemi solari e galassie per miliardi di anni. E se le prime stelle si fossero effettivamente formate attorno ai buchi neri primordiali, allora esisterebbero nell'Universo prima di quanto previsto dal modello "standard".

"I buchi neri primordiali, se esistono, potrebbero essere i semi da cui si formano tutti i buchi neri, compreso quello al centro della Via Lattea", afferma Priyamvada Natarajan.

Tutto da verificare

La missione Euclid dell'ESA, che esaminerà l'Universo oscuro in modo dettagliato, potrebbe svolgere un ruolo nella ricerca per identificare i buchi neri primordiali come candidati per la materia oscura.

L'imminente James Webb Space Telescope della NASA/ESA/CSA, una macchina del tempo cosmica che guarda indietro di oltre 13 miliardi di anni, farà ulteriore luce su questo mistero.
"Se le prime stelle e galassie si sono già formate nei cosiddetti secoli bui, Webb dovrebbe essere in grado di vederne le prove
", aggiunge Günther.