La massa del buco nero supermassiccio in QSO1

Ufficio Comunicazione - Alessio Coppola | 28 maggio 2026

Tramite le osservazioni del telescopio James Webb (JWST), per la prima volta è stata misurata in maniera diretta e dinamica la massa di un buco nero risalente a oltre 13 miliardi di anni fa. I dati rivelano un oggetto che costituisce i due terzi della massa dell’intero sistema, suggerendo che, nell’universo primordiale, i buchi neri siano nati già grandi, precedendo la formazione delle stelle e delle loro galassie ospiti.

Lo studio “A direct black-hole mass measurement in a little red dot at high redshift”, pubblicato su Nature, vede tra gli autori Giovanni Cresci dell'INAF Osservatorio Astrofisico di Arcetri, e Cosimo Marconcini e Alessandro Marconi dell'Università di Firenze.

L’oggetto dello studio, denominato Abell 2744-Qso1 (QSO1), appartiene alla classe dei Little red dots – galassie attive estremamente compatte le cui emissioni appaiono arrossate a causa della polvere e dell’estrema distanza – la cui luce è stata triplicata e ingrandita dall’effetto di lente gravitazionale dell’ammasso di galassie denominato Pandora. Tramite le osservazioni dello strumento NIRSpec di JWST, il team di ricerca ha tracciato il movimento del gas di idrogeno attorno al centro galattico, riscontrando una rotazione di tipo kepleriano. Questa dinamica ha permesso di determinare direttamente la massa del buco nero, pari a 50 milioni di masse solari.

Immagine Buco nero QSO1

 Immagine di Abell 2744-Qso1, ingrandito e riflesso in un’immagine tripla dall’effetto di lente gravitazionale dell’ammasso di galassie Abell 2744 (l’Ammasso di Pandora). Crediti: Nasa, Esa, Csa, Lukas Furtak (Ben-Gurion University)

«Grazie all’effetto di lente gravitazionale e alla sensibilità del telescopio JWST siamo riusciti per la prima volta a modellare i moti del gas intorno a un buco nero in un little red dot a soli 700 milioni di anni dopo il Big Bang» spiega Giovanni Cresci. «Per farlo abbiamo utilizzato un nuovo codice sviluppato all’INAF di Arcetri e all’Università di Firenze, Moka3D, che ha permesso di ‘pesare’ il buco nero grazie al suo effetto gravitazionale sul gas circostante. Il risultato è sorprendente: il solo buco nero racchiude in sé i due terzi dell’intera massa della galassia, suggerendo che si sia formato per collasso diretto di una massa molto grande di gas piuttosto che più lentamente mettendo insieme buchi neri più piccoli».

In genere, i buchi neri supermassicci rappresentano solo una frazione della massa totale della loro galassia; quello ospitato in QSO1, invece, con ben due terzi dell’intera massa galattica, è il buco nero più dominante mai osservato, situato in un ambiente chimicamente quasi incontaminato. I dati indicano infatti una metallicità inferiore allo 0,5% rispetto a quella del Sole, segno che nella galassia non sono ancora avvenuti i processi di evoluzione stellare.

«Il risultato conferma le misure solamente indirette che erano state ottenute finora per la stima della massa dei buchi neri in queste prime galassie dell’universo, e rappresenta un discriminante fondamentale dei modelli teorici di formazione ed evoluzione dei buchi neri al centro delle galassie primordiali», aggiunge Cresci.

In conclusione, questo studio suggerisce che alcuni buchi neri non crescano lentamente all’interno delle galassie, ma nascano già grandi dal collasso diretto di enormi nubi di gas primordiali o persino come buchi neri primordiali, precedendo la formazione delle stelle e delle galassie che li ospitano.

 

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