Al centro di molte galassie massicce risiedono buchi neri giganteschi. I processi fisici che avvengono in condizioni di gravità estrema attorno a un buco nero massiccio generano un'intensa radiazione, emessa dalla regione centrale della galassia, che arriva a superare in luminosità tutte le stelle della galassia stessa. Questo particolare oggetto astronomico è noto come Nucleo Galattico Attivo (AGN, "Active Galactic Nucleus"). Il buco nero che alimenta un AGN è di dimensioni mostruose, con una massa superiore a un milione di volte quella del Sole. Gli astronomi hanno rilevato numerosi buchi neri di questo tipo, definiti Buchi Neri Supermassicci; alcuni di essi possono raggiungere una massa pari a diversi miliardi di volte quella del Sole. Ma come sono diventati così grandi? Questo interrogativo rappresenta uno dei più grandi enigmi irrisolti dell'astrofisica.
Un recente studio condotto da Paramita Barai, ricercatrice presso l'INAF Osservatorio Astronomico di Trieste, ha cercato di far luce sul mistero cosmico di come i buchi neri arrivino a diventare supermassicci. Lo studio, pubblicato sulla rivista scientifica internazionale "Astronomy & Astrophysics", si è basato sull'esecuzione di complesse simulazioni numeriche tramite potenti supercomputer. Tali simulazioni prendono le mosse dalle fluttuazioni di densità primordiali presenti all'origine dell'Universo, subito dopo il Big Bang, e utilizzano le leggi della fisica per calcolare l'evoluzione della materia oscura e dei barioni nell'arco dei 13,8 miliardi di anni di storia dell'Universo. Queste Simulazioni Idrodinamiche Cosmologiche, come vengono definite dagli astronomi, sono state analizzate per studiare la crescita dei buchi neri supermassicci situati al centro delle galassie. La ricerca di Paramita Barai identifica due modalità di accrescimento per i buchi neri: l'accrescimento di gas e la fusione tra buchi neri. Partendo da "semi" di buchi neri con una massa pari a diecimila volte quella del Sole (104 masse solari), si osserva che, in una fase iniziale, i buchi neri crescono fondendosi tra loro. Successivamente, i buchi neri iniziano a inghiottire (o, per usare il termine tecnico, ad "accrescere") il gas che affluisce verso il centro della galassia; il tasso di questo processo aumenta col passare del tempo. Infine, è proprio attraverso l'inghiottimento di enormi quantità di gas che i buchi neri passano da una massa pari a dieci milioni di volte quella del Sole (107 masse solari) fino a un miliardo di volte quella del Sole (109 masse solari). Lo studio ha dedotto che i buchi neri supermassicci non crescono oltre una massa pari a 10 miliardi (1010 masse solari) di volte quella del Sole, poiché nei centri delle galassie non è più disponibile gas. Le simulazioni numeriche di Paramita Barai hanno inoltre cercato di spiegare la crescita di buchi neri sovradimensionati nelle fasi iniziali dell'Universo: i cosiddetti "Piccoli Punti Rossi" ("Little Red Dots"), osservati di recente dal telescopio spaziale James Webb. Si ipotizza che tali buchi neri siano cresciuti inghiottendo enormi quantità di gas, attraverso fasi, definite dagli astronomi come periodi di accrescimento limitato dal limite di Eddington o di accrescimento super-Eddington. Tutti i dettagli sono consultabili nella pubblicazione: "Gas accretion versus black-hole-merger-driven growth modes of supermassive black holes and implications for the little red dots".
Riferimento: Astronomy & Astrophysics, 2026, volume 709, id. A9, 10 pp.
