Nel grande libro della storia cosmica, le pagine che raccontano la nascita delle prime stelle sono ancora in parte avvolte nel mistero. Questi astri, noti come stelle di Popolazione III, si sono formati in un universo giovanissimo e molto diverso da quello che conosciamo oggi. Recenti osservazioni, in particolare quelle del James Webb Space Telescope, hanno aggiunto un ulteriore livello di complessità, mostrandoci galassie formatesi sorprendentemente in fretta dopo il Big Bang.
Una nuova ricerca suggerisce ora che un attore inaspettato potrebbe aver avuto un ruolo cruciale in questo processo: i buchi neri primordiali. Questi oggetti, la cui esistenza è ancora teorica, non nascono dal collasso di stelle massicce, ma si sarebbero formati direttamente dalle fluttuazioni di densità della materia nei primissimi istanti di vita dell'universo. Questo significa che erano già presenti molto prima che la prima stella potesse accendersi.
Il team di ricerca, guidato da Stefano Profumo dell'Università della California a Santa Cruz, ha utilizzato complesse simulazioni al computer per esplorare come questi antichi buchi neri possano aver influenzato l'alba cosmica.
A seconda della loro massa, i buchi neri primordiali avrebbero potuto agire sia come "levatrici cosmiche", accelerando la nascita stellare, sia come "sabotatori", ostacolandola. Nello scenario positivo, buchi neri primordiali particolarmente massicci, con una massa compresa tra mille e diecimila volte quella del nostro Sole, avrebbero agito da potentissimi semi gravitazionali. Attirando gas e materia oscura, avrebbero accelerato la formazione degli aloni di materia oscura, quelle vaste strutture all'interno delle quali si raccolgono i mattoni fondamentali per stelle e galassie. Questo meccanismo potrebbe spiegare la rapida apparizione delle prime galassie osservate dal JWST.
Tuttavia, lo studio rivela anche l'altro lato della medaglia. Se i buchi neri primordiali fossero stati meno massicci, con una massa inferiore a circa cento volte quella del Sole, ma molto più numerosi, il loro effetto sarebbe stato controproducente. La loro influenza gravitazionale combinata avrebbe generato intense forze mareali all'interno delle nubi di gas, riscaldandole. Poiché le stelle nascono dal collasso di regioni di gas freddo e denso, un aumento della temperatura avrebbe di fatto soffocato la formazione stellare sul nascere.
Si tratta di una situazione "Riccioli d'oro": per favorire la nascita delle stelle, la massa e l'abbondanza dei buchi neri primordiali dovevano essere "giuste al punto giusto". Questa ricerca pone anche importanti vincoli sulla natura della materia oscura, l'elusivo 85% della materia dell'universo.
Se i buchi neri primordiali ne costituissero una parte, non potrebbero avere una massa e un'abbondanza qualsiasi, altrimenti l'universo primordiale apparirebbe molto diverso da come lo osserviamo, con stelle nate troppo presto o la cui formazione è stata impedita.
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