I buchi neri più massicci mai rilevati potrebbero non essere nati così enormi. Potrebbero invece essere dei veri e propri “mostri di Frankenstein cosmici”, assemblati pezzo dopo pezzo attraverso collisioni ripetute in ambienti stellari incredibilmente affollati. È questa la conclusione a cui è arrivato un team di ricercatori della Cardiff University, che ha analizzato i segnali provenienti da decine di fusioni tra buchi neri catalogate nella versione 4.0 del catalogo GWTC4 di LIGO, Virgo e KAGRA. Il catalogo contiene 153 rilevamenti affidabili di onde gravitazionali generate da coppie di buchi neri in collisione, e quello che emerge dall’analisi è piuttosto sorprendente.

Lo studio, pubblicato su Nature Astronomy a maggio 2026, suggerisce che i buchi neri più pesanti non si formano dal collasso diretto di stelle massicce, come si è sempre pensato per quelli più piccoli. Al contrario, sembrano crescere dentro ammassi stellari densissimi, dove le stelle sono ammassate fino a un milione di volte più fittamente rispetto alla zona intorno al nostro Sole. In questi ambienti caotici, i buchi neri si scontrano, si fondono, e poi il prodotto della fusione può scontrarsi ancora con un altro buco nero. Una specie di catena di montaggio cosmica, ma decisamente più violenta.

Due popolazioni distinte e un indizio nello spin

La cosa che ha colpito di più i ricercatori è stata la chiarezza con cui i dati separavano due gruppi. Da una parte, una popolazione di buchi neri a massa più bassa, compatibile con il normale collasso stellare: spin lento, comportamento prevedibile. Dall’altra, un gruppo a massa elevata con caratteristiche completamente diverse. Questi buchi neri massicci mostrano rotazioni più rapide e orientate in direzioni apparentemente casuali, esattamente quello che ci si aspetterebbe da oggetti che hanno già attraversato fusioni precedenti.

Fabio Antonini, primo autore dello studio, ha spiegato che l’astronomia delle onde gravitazionali sta facendo molto più che contare le fusioni. Sta iniziando a rivelare come i buchi neri crescono, dove lo fanno, e cosa questo racconta sulla vita e la morte delle stelle massicce. La coautrice Isobel Romero Shaw ha aggiunto che la distinzione tra le due popolazioni è emersa con una nitidezza che nei cataloghi precedenti non era possibile ottenere.

Il “gap di massa” e le implicazioni per la fisica nucleare

C’è un altro aspetto affascinante. Lo studio rafforza le prove dell’esistenza di un cosiddetto gap di massa, una zona proibita prevista dagli astrofisici da decenni. Secondo la teoria, stelle oltre una certa soglia di massa esplodono in modo talmente violento da distruggersi completamente, senza lasciare dietro alcun buco nero. Questa transizione sembra verificarsi intorno alle 45 masse solari, e i dati del catalogo lo confermano.

Il punto cruciale è che alcuni buchi neri rilevati dalle onde gravitazionali sembrano trovarsi proprio dentro o vicino a questo gap. E allora la domanda diventa: i modelli di evoluzione stellare sono sbagliati, oppure questi buchi neri sono stati creati in un altro modo? La risposta più convincente, secondo il team, è che si tratti di prodotti delle dinamiche degli ammassi stellari, non del semplice ciclo di vita delle stelle.

La coautrice Fani Dosopoulou ha poi aperto una prospettiva ancora più ambiziosa. In futuro, i dati sulle onde gravitazionali potrebbero aiutare a studiare la fisica nucleare, perché il limite di massa imposto dall’instabilità di coppia dipende direttamente dalle reazioni nucleari che avvengono nei nuclei delle stelle più massicce. In pratica, osservando i buchi neri, si potrebbe imparare qualcosa su cosa succede nel cuore delle stelle. Un collegamento tra il cosmicamente grande e l’infinitamente piccolo che, a pensarci bene, ha qualcosa di poetico.

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I buchi neri supermassicci potrebbero controllare la nascita delle stelle ben oltre i confini della propria galassia. È quanto emerge da uno studio pubblicato su The Astrophysical Journal Letters e guidato da Yongda Zhu dell’Università dell’Arizona, che ribalta una convinzione radicata nell’astrofisica: l’idea che le galassie si evolvano in sostanziale isolamento. La realtà, a quanto pare, è molto più complessa e affascinante.

Il punto è questo. Quando un buco nero supermassiccio entra nella sua fase attiva, quella che gli astronomi chiamano quasar, diventa una delle sorgenti di energia più potenti dell’universo. Il gas e la polvere che cadono verso il buco nero formano un disco vorticoso che emette quantità enormi di radiazione, talmente intense da superare la luminosità dell’intera galassia ospite. E fin qui, nulla di nuovo. La vera sorpresa è che questa radiazione non si limita a devastare l’ambiente locale: riesce a soffocare la formazione stellare anche in galassie distanti milioni di anni luce.

Zhu la descrive come un “ecosistema galattico”, paragonandolo agli ecosistemi terrestri. Il buco nero supermassiccio attivo sarebbe una specie di predatore dominante: divora materia e, nel farlo, condiziona la crescita stellare dei vicini cosmici.

Il telescopio James Webb svela l’enigma

La scoperta nasce quasi per caso, da un dato che inizialmente sembrava un errore. I primi dati raccolti dal telescopio James Webb mostravano che le regioni attorno ad alcuni dei quasar più brillanti dell’universo primordiale contenevano meno galassie del previsto. Poiché le galassie massicce tendono a formarsi in ammassi densi, qualcosa non tornava. Il team ha capito che quelle galassie probabilmente esistevano, ma risultavano difficili da individuare perché la loro attività di formazione stellare recente era stata repressa.

Per verificare l’ipotesi, i ricercatori si sono concentrati su J0100+2802, uno dei quasar più luminosi conosciuti, alimentato da un buco nero con una massa circa 12 miliardi di volte quella del Sole. La luce di questo oggetto ha viaggiato per oltre 13 miliardi di anni, offrendo uno sguardo sull’universo quando aveva meno di un miliardo di anni. Utilizzando il James Webb, il team ha misurato le emissioni di O III, una forma ionizzata dell’ossigeno che funziona come indicatore della formazione stellare recente. Le galassie entro circa un milione di anni luce dal quasar mostravano emissioni O III più deboli rispetto alla loro luce ultravioletta. Un segnale chiaro: la nascita di nuove stelle era stata frenata.

La radiazione intensa del quasar, in pratica, spezza l’idrogeno molecolare presente nelle enormi nubi di gas interstellare. Quel gas è la materia prima indispensabile per costruire nuove stelle, e senza di esso il processo si blocca.

Un nuovo capitolo per l’evoluzione delle galassie

Questa è la prima volta che si trova evidenza concreta del fatto che la radiazione di un quasar possa influenzare l’universo su scala intergalattica. Una scoperta che sarebbe stata impossibile senza le capacità del telescopio James Webb: la luce proveniente da oggetti così distanti viene “stirata” verso lunghezze d’onda infrarosse dall’espansione dell’universo, e i telescopi precedenti non riuscivano a rilevarla con sufficiente precisione.

Anche la nostra Via Lattea potrebbe aver attraversato una fase quasar in un passato remoto, e i ricercatori stanno ora valutando come questo possa aver influenzato lo sviluppo della nostra galassia e delle sue vicine. Il prossimo passo sarà studiare altri quasar per capire quanto il fenomeno sia diffuso e quali altri fattori possano entrare in gioco.

Come ha sottolineato Zhu, comprendere come le galassie si siano influenzate a vicenda nell’universo primordiale aiuta a capire meglio come la nostra stessa galassia sia arrivata a essere quello che è oggi. I buchi neri supermassicci, insomma, potrebbero aver giocato un ruolo nell’evoluzione galattica molto più grande di quanto chiunque avesse immaginato.

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