I buchi neri dell’età ‘buia’ dell’Universo

Illustrazione artistica delle stelle primordiali.
Credit: David A. Aguilar (CfA)

Uno dei misteri della moderna cosmologia è quello di comprendere cosa sia successo durante la cosiddetta “età buia” dell’Universo, iniziata circa 400 mila anni dopo la grande esplosione iniziale, quando cioè la materia cominciò a raffreddarsi per formare i primi atomi. Questa epoca durò almeno qualche centinaia di milioni di anni finchè si formarono le “prime stelle” e successivamente, dopo circa un miliardo di anni, le “prime galassie”. Questo è il quadro comunemente accettato ma rimane ancora da capire se la radiazione delle stelle primordiali abbia effettivamente reionizzato gli atomi ed in particolare il gas presente nelle prime strutture galattiche.

Gli astrofisici teorici Avi Loeb e Jonathan Pritchard del Center for Astrophysics (CfA)credono di aver trovato la soluzione. Essi ritengono che la causa principale del processo di rionizzazione sia dovuta alla presenza di buchi neri che si formarono quando le prime stelle esplosero dando luogo alle supernovae. Una volta analizzati alcuni modelli che mostrano come le prime stelle massicce si formano principalmente in coppie o in sistemi binari, essi concludono che dovevano esistere tanti sistemi stellari binari con una forte emissione di raggi-X costituiti, appunto, da buchi neri. Secondo questi modelli, l’emissione di radiazione risulta estremamente energetica, rispetto alla radiazione ultravioletta associata alle stelle, perciò ilprocesso di ionizzazione del gas neutro su larga scala diventa più efficiente. Dunque, questi risultati sono fondamentali per capire e risolvere uno dei misteri della cosmologia legato proprio a quei processi fisici che ebbero luogo durante le fasi iniziali della storia dell’Universo.