Buchi neri troppo grandi per le loro galassie

C’è una regola che gli astronomi danno per buona da almeno trent’anni: le galassie e i buchi neri supermassicci che stanno al loro centro crescono insieme, di pari passo, come due fratelli che si tengono per mano. Otto oggetti scovati dal telescopio spaziale eROSITA hanno appena rotto quella regola in modo piuttosto clamoroso.

Lo studio, firmato da un gruppo guidato da Johannes Buchner del Max Planck Institute per la fisica extraterrestre (MPE) di Garching, è uscito il 7 settembre 2026 sulla rivista Astronomy & Astrophysics. Racconta di otto quasar nei quali il buco nero centrale pesa più del 5% di tutta la massa stellare della galassia che lo ospita. Nell’universo a noi vicino il valore tipico è dieci volte più basso: circa lo 0,5%.

Una proporzione che sembrava scolpita nella pietra

Per capire perché la cosa sorprenda serve un termine di paragone casalingo. Al centro della Via Lattea c’è Sagittarius A*, un buco nero da circa quattro milioni di masse solari: tantissimo per i nostri standard, pochissimo rispetto alle centinaia di miliardi di stelle che gli ruotano attorno. È il classico rapporto di circa 1 a 200 fra massa del buco nero e massa stellare, quello che gli astronomi ritrovano galassia dopo galassia da quando hanno imparato a misurarlo.

Gli otto oggetti pescati nei dati di eROSITA viaggiano invece su un rapporto vicino a 1 a 20. I loro buchi neri vanno da circa 800 milioni a quattro miliardi di masse solari: nell’ordine di mille volte Sagittarius A*, ospitati però da galassie che non sono affatto mille volte più grandi della nostra.

La proporzione costante non è un dettaglio da specialisti. È uno dei pilastri su cui poggia l’idea che galassia e buco nero si autoregolino a vicenda: il buco nero mangia, scalda e soffia via il gas circostante, e così facendo mette un freno sia alla propria crescita sia alla nascita di nuove stelle. Se otto casi su un campione ristretto sfuggono a quel meccanismo, qualcosa nella storia va rivisto.

Come si trovano otto eccezioni in mezzo a ventiduemila quasar

eROSITA è il telescopio a raggi X costruito dal Max Planck e montato a bordo dell’osservatorio spaziale Spektr-RG. I raggi X sono il modo più efficace per stanare un buco nero attivo: il gas che cade verso l’orizzonte degli eventi si surriscalda fino a milioni di gradi e brilla proprio in quella banda, anche quando la galassia intorno è poco appariscente.

La ricerca si è concentrata su eFEDS, una finestra di cielo di 140 gradi quadrati — grosso modo l’area di settecento lune piene — dentro la quale sono catalogati oltre ventiduemila quasar. Da lì il gruppo ha estratto un campione di circa duecento oggetti con spettri abbastanza buoni da permettere una misura seria.

Il trucco per pesare un buco nero a miliardi di anni luce di distanza sta in una riga di luce. Il gas che gli orbita intorno emette nella riga dell’idrogeno chiamata H-beta: più il gas è veloce, più la riga appare allargata, e dalla larghezza si risale alla massa del mostro che lo tiene in pugno. La massa stellare della galassia, invece, si stima dalla luce complessiva che arriva da tutto il resto. Confrontando i due numeri, otto casi sono finiti fuori scala.

Si trovano a redshift compreso fra 0,3 e 0,8: la loro luce ha viaggiato all’incirca fra i tre e i sette miliardi di anni prima di arrivare qui. Non l’alba dell’universo, insomma, ma la sua mezza età. E non sembrano nemmeno rarità isolate: il gruppo stima una densità di almeno quattro oggetti simili per gigaparsec cubo, abbastanza da rendere improbabile che si tratti di un capriccio statistico.

Abbuffate, non diete

L’ipotesi avanzata nello studio è che questi buchi neri stiano attraversando una fase temporanea di crescita accelerata: periodi di accrescimento quasi esponenziale della durata dell’ordine del miliardo di anni, durante i quali il buco nero divora materia molto più in fretta di quanto la galassia riesca a trasformare gas in stelle. Alcuni di loro, nota il Max Planck, sono ancora in piena abbuffata e potrebbero arrivare a raddoppiare la propria massa nell’arco di un miliardo di anni.

Il punto delicato è che le simulazioni cosmologiche più usate oggi faticano a produrre oggetti così. Nei modelli il feedback del buco nero — i venti e i getti che spazzano via il gas — dovrebbe interrompere il banchetto molto prima. Delle due l’una: o quella autoregolazione è meno efficiente di quanto crediamo, oppure esistono condizioni particolari, magari fusioni fra galassie ricche di gas, capaci di incanalare materia verso il centro senza che la galassia se ne accorga troppo.

Perché la cosa ci riguarda

Sembrano questioni lontanissime, e in senso letterale lo sono. Ma la domanda di fondo è abbastanza domestica: come è finito lì, al centro della nostra galassia, un buco nero da quattro milioni di soli, e perché non è diventato mille volte più grande come i suoi colleghi di eFEDS? La risposta dice qualcosa su come si è assemblata la Via Lattea, e quindi sul luogo in cui ci troviamo.

Per rispondere servirà altro cielo. La prossima generazione di survey — a partire dai dati completi di eROSITA e dai grandi telescopi spettroscopici in arrivo — dovrebbe dire se gli otto sono l’eccezione che conferma la regola o la punta di una popolazione molto più numerosa. Nel frattempo vale la pena ricordare che stiamo parlando di oggetti la cui luce è partita quando sulla Terra non esisteva nulla di più complicato di un batterio: se il tema vi appassiona, abbiamo raccontato altrove com’era il nostro pianeta milioni di anni fa e dove si trovano oggi le sonde Voyager, gli oggetti umani più lontani da casa.

Otto puntini in mezzo a ventiduemila non cambiano da soli un modello cosmologico. Ma sono esattamente il tipo di anomalia da cui, di solito, i modelli cominciano a cambiare.

Fonti

Immagine: M106.jpg di Vol odya – CC0 – Wikimedia Commons