Un viaggio attraverso il tempo e lo spazio, condotto da due diversi gruppi di ricerca utilizzando il Telescopio Spaziale James Webb della NASA, ci ha permesso di esplorare la galassia GN-z11, una delle più giovani e distanti mai osservate.
Questa galassia, che ha catturato per la prima volta l’attenzione degli scienziati grazie al Telescopio Spaziale Hubble, risplende con una luminosità eccezionale in un universo che, all’epoca, contava solamente circa 430 milioni di anni dai suoi 13,8 miliardi di anni di esistenza. La brillantezza di GN-z11 ha spinto gli esperti a indagare più a fondo per comprenderne le cause.
La scoperta del buco nero supermassiccio più remoto
Il team di ricerca guidato da Roberto Maiolino, del Cavendish Laboratory e del Kavli Institute of Cosmology dell’Università di Cambridge, ha fatto luce su uno degli enigmi di GN-z11: al suo interno si cela il buco nero supermassiccio attivo più distante mai individuato. Questo buco nero sta attirando a sé la materia circostante a un ritmo sorprendente, un fenomeno rivelato dall’osservazione di gas estremamente denso, tipico delle vicinanze di buchi neri supermassicci in fase di accrescimento, come spiegato Hannah Übler, anch’essa del Cavendish Laboratory e del Kavli Institute:
La NIRCam (Near-Infrared Camera) di Webb ha rivelato una componente estesa, che traccia la galassia ospite, e una sorgente centrale compatta i cui colori sono coerenti con quelli di un disco di accrescimento che circonda un buco nero.
Il team ha inoltre rilevato la presenza di elementi chimici ionizzati e un forte vento galattico, entrambi indicatori di un buco nero supermassiccio in attiva fase di accrescimento. La NIRCam di Webb ha svelato non solo la struttura estesa della galassia ospite, ma anche una fonte luminosa centrale che suggerisce l’esistenza di un disco di accrescimento attorno al buco nero. Questi elementi compongono un quadro chiaro: GN-z11 ospita un buco nero supermassiccio da 2 milioni di masse solari che ingurgita materia, spiegando così la sua insolita luminosità.
Un’ulteriore indagine condotta dallo stesso gruppo guidato da Maiolino, utilizzando il NIRSpec di Webb, ha portato alla scoperta di un ammasso di gas di elio nell’alone di GN-z11, caratterizzato da un alto grado di purezza. Questo ritrovamento supporta le teorie e le simulazioni che prevedevano l’esistenza di sacche di gas primordiale, non ancora contaminato da elementi più pesanti, sopravvissute nell’alone di galassie massicce di questa epoca.
La presenza esclusiva di elio suggerisce che potrebbero formarsi stelle di Popolazione III, le prime stelle dell’universo, composte principalmente da idrogeno ed elio. La ricerca di queste stelle primordiali rappresenta un obiettivo fondamentale per l’astrofisica, poiché segnano un punto di svolta nella storia cosmica, trasformando l’universo da uno stato oscuro e uniforme alla complessità strutturale che osserviamo oggi. Maiolino, Übler e il loro team prevedono di continuare l’esplorazione di GN-z11 con Webb per approfondire la comprensione delle stelle di Popolazione III.