Una delle domande che più assilla gli astronomi riguarda la crescita dei buchi neri supermassicci. Come hanno fatto a diventare così giganteschi, con masse milioni o miliardi di volte quella del nostro Sole, in un universo ancora giovane, meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang? Le osservazioni del Telescopio Spaziale James Webb (JWST) hanno reso questo mistero ancora più fitto, mostrando che questi colossi erano sorprendentemente comuni nelle prime ere cosmiche. Una nuova scoperta, tuttavia, potrebbe fornire un pezzo fondamentale del puzzle, e proviene da un oggetto celeste piuttosto strano : la Galassia Infinito.
Mentre esaminavano le immagini raccolte dalla lunga campagna osservativa COSMOS-Web del JWST, un team di ricercatori della Yale University si è imbattuto in qualcosa di totalmente inaspettato. La galassia, così soprannominata per la sua forma che ricorda un 8 coricato, è il risultato di una spettacolare collisione frontale tra due galassie a disco. Ma la vera sorpresa non era nella sua forma peculiare. Al centro della scena, proprio nello spazio tra i due nuclei galattici in fusione, si trova un buco nero supermassiccio intento a divorare avidamente il gas circostante. "La sorpresa più grande di tutte è stata che il buco nero non si trovasse all'interno di nessuno dei due nuclei, ma nel mezzo", ha commentato Pieter van Dokkum, a capo del team di ricerca. "Ci siamo chiesti: come possiamo dare un senso a tutto questo?".
La sua posizione è talmente anomala da suggerire uno scenario di formazione completamente nuovo. L'ipotesi che sta prendendo piede è che il team stia assistendo alla nascita di un buco nero tramite un processo noto come "collasso diretto". Le teorie sulla formazione dei buchi neri supermassicci si dividono principalmente in due filoni. La prima, detta dei "semi leggeri", prevede che tutto inizi da buchi neri di massa stellare, nati dal collasso di stelle massive, che poi si fondono e crescono lentamente nel tempo. Questo processo, però, richiederebbe più di un miliardo di anni, un tempo troppo lungo per spiegare i giganti osservati nell'universo primordiale.
L'alternativa è la teoria dei "semi pesanti", in cui un buco nero nasce già molto grande, con una massa fino a un milione di volte quella del Sole, dal collasso diretto di un'immensa nube di gas. La collisione che ha dato vita alla Galassia Infinito potrebbe aver compresso il gas intergalattico in modo così estremo da innescare proprio questo tipo di collasso, bypassando la formazione di stelle. L'analisi preliminare della velocità del gas e del buco nero sembra sostenere questa idea: si muovono insieme, come se fossero nati dallo stesso grembo cosmico.
Se confermata, sarebbe la prima prova osservativa di questo meccanismo. Come se non bastasse, indagini successive hanno rivelato che anche i due nuclei galattici originali ospitano ciascuno un buco nero supermassiccio attivo, portando il totale a tre in un unico, caotico sistema. L'indagine prosegue, e la Galassia Infinito promette di essere una fonte di scoperte ancora per molto tempo.
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