Webb misura un buco nero primordiale che potrebbe precedere la sua galassia

Le osservazioni del telescopio spaziale James Webb indicano che un buco nero supermassiccio dell’universo primordiale potrebbe essersi formato prima che attorno a esso esistesse una galassia ospite sostanziale. L’oggetto analizzato è Abell2744-QSO1, abbreviato QSO1, un «piccolo punto rosso» la cui luce mostra l’universo quando aveva circa 700 milioni di anni. La NASA ha divulgato questi risultati il 27 maggio 2026, sulla base di osservazioni che hanno permesso di stimare la massa del buco nero attraverso il movimento del gas che lo circonda.

Il team ha calcolato una massa di circa 50 milioni di volte quella del Sole. Questa cifra equivale ad almeno due terzi della massa totale di QSO1. I ricercatori interpretano questa sproporzione come compatibile con un buco nero nato già molto massiccio e che potrebbe aver preceduto i processi di formazione stellare di una galassia sviluppata. L’osservazione affronta così una questione centrale dell’astronomia: come hanno potuto crescere così rapidamente i buchi neri supermassicci individuati nell’universo primordiale?

Un punto rosso osservato nell’universo giovane

QSO1 fa parte di una classe di oggetti compatti e rossastri che Webb ha individuato nell’universo lontano, noti come «piccoli punti rossi». Questo esemplare si trova dietro l’ammasso di galassie Abell 2744. La gravità dell’ammasso curva e amplifica la luce degli oggetti che si trovano alle sue spalle, un effetto chiamato lente gravitazionale. In questo caso, QSO1 appare ingrandito e in tre posizioni apparenti nel cielo, il che ne facilita lo studio.

L’oggetto ha un diametro di circa 1.300 anni luce e la sua luce ha viaggiato per più di 13 miliardi di anni prima di raggiungerci. I primi studi avevano suggerito che potesse essere costituito in larga misura da una nube brillante di idrogeno ed elio in orbita attorno a un buco nero di circa 40 milioni di masse solari. Tuttavia, quella stima precedente era indiretta e si basava su ipotesi derivate da ciò che si conosce dei buchi neri vicini. Secondo la descrizione della NASA, la nuova analisi ha utilizzato il movimento del gas per calcolare direttamente la massa del buco nero.

Come è stata stimata la massa centrale

Per studiare l’oggetto, il team ha utilizzato l’unità di campo integrale dello spettrografo NIRSpec di Webb. Secondo la descrizione tecnica della NASA, questa unità combina immagini e spettri per mappare come variano le proprietà di una sorgente tra diverse zone del campo osservato. In QSO1, i ricercatori hanno tracciato il movimento dell’idrogeno attorno al centro e confrontato la velocità di rotazione del gas con la sua distanza dal centro.

Lo schema misurato corrisponde a un moto kepleriano: il gas orbita attorno a un punto centrale seguendo le stesse leggi gravitazionali fondamentali che descrivono, per esempio, le orbite dei pianeti attorno al Sole. Secondo il team, se la massa fosse distribuita tra molte stelle, il gas non mostrerebbe una rotazione così strettamente organizzata attorno a un centro. Utilizzando le velocità osservate per calcolare la massa, i ricercatori hanno ottenuto una stima di circa 50 milioni di masse solari concentrate nel buco nero. La quota minima di due terzi si riferisce alla massa totale stimata di QSO1, non a una proporzione applicabile ad altre galassie.

Le mappe della composizione chimica hanno fornito un’ulteriore linea di informazione. Il gas di QSO1 è composto quasi interamente da idrogeno ed elio, con quantità molto ridotte di elementi più pesanti, come l’ossigeno. La NASA riferisce che la sua metallicità è inferiore allo 0,5% di quella del Sole. In astronomia, «metallicità» indica l’abbondanza di elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio. Il team ritiene che questa composizione, insieme alla massa centrale stimata, sia compatibile con un ambiente poco arricchito da generazioni di stelle e dai loro resti.

Cosa suggerisce sull’origine dei buchi neri

Nello scenario tradizionale descritto dalla NASA, le stelle massicce si formano all’interno delle galassie, consumano il proprio combustibile e collassano dando origine a buchi neri. Questi possono crescere attirando materiale e fondendosi con altri buchi neri. Il processo rende difficile spiegare oggetti che avevano già raggiunto milioni o miliardi di masse solari in epoche molto remote: devono essere cresciuti rapidamente a partire da semi iniziali più piccoli.

In QSO1, la massa centrale costituisce una frazione straordinariamente grande della massa totale osservata. Ignas Juodžbalis, uno degli autori citati dalla NASA, ha affermato che l’oggetto sembra privo di una galassia ospite sostanziale e che il buco nero avrebbe preceduto i processi di formazione stellare. Il team propone due possibilità compatibili con una nascita già molto massiccia: un «seme pesante» formatosi durante il primo secondo dopo il Big Bang oppure, un po’ più tardi, il collasso di un’enorme nube di gas. Le osservazioni presentate non stabiliscono quale di queste origini si sia verificata.

Il risultato è importante anche per il metodo: secondo la NASA, si tratta di una misurazione diretta della massa di un buco nero effettuata quando l’universo aveva meno di un miliardo di anni. Il movimento del gas consente di verificare la concentrazione centrale in modo più diretto rispetto alle stime basate unicamente su relazioni dedotte da oggetti dell’universo vicino. Il team ritiene che il risultato sia coerente con le precedenti misurazioni indirette e che questo sostenga le ipotesi utilizzate in quelle misurazioni.

Portata e questioni aperte

QSO1 è l’oggetto specifico analizzato in questo studio e la sua luce è amplificata da Abell 2744. Gli autori propongono una formazione primordiale o il collasso diretto di una grande nube di gas come possibili origini di un seme di grande massa. Sono ipotesi per interpretare le osservazioni, non un’identificazione confermata del meccanismo di formazione.

Il team sta analizzando oggetti simili per studiare se i buchi neri supermassicci possano aver preceduto le galassie che oggi li ospitano. L’ipotesi che alcuni buchi neri siano nati prima delle loro galassie è quindi un’interpretazione che i ricercatori intendono verificare con altri casi. La NASA ha dichiarato che i risultati sono descritti in studi pubblicati su Nature e su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

QSO1 fornisce una misurazione della massa basata sulla dinamica del gas e mostra che, in questo oggetto primordiale, il buco nero concentra almeno due terzi della massa totale stimata. Gli autori interpretano questa proporzione e la scarsità di elementi pesanti come indizi compatibili con un buco nero nato già massiccio e formatosi forse prima di una galassia sostanziale. La storia precisa della sua origine e la frequenza di scenari simili restano questioni aperte.

Fonti: NASA, QSO1 (2026-05-27); NASA, NIRSpec / IFU.