Pochi millisecondi dopo il Big Bang, nell’universo regnava un apparente caos. Mentre le particelle si fondevano e si separavano di nuovo, onde di pressione incredibilmente forti attraversavano il cosmo primordiale. Esse hanno premuto le particelle così strettamente l’una contro l’altra che si sono formati dei buchi neri, oggi chiamati dagli astrofisici buchi neri primordiali.

Che impatto hanno avuto questi buchi neri sulla formazione delle prime stelle, circa cento milioni di anni dopo? Il Modello Standard ipotizza che i buchi neri di allora abbiano favorito la formazione di strutture simili ad aloni grazie alla loro attrazione gravitazionale come nuclei di condensazione, in modo simile a come le nubi si formano dalle particelle di polvere. Questo favorisce la formazione di stelle, perché queste strutture sono servite in seguito come impalcatura che ha aiutato la materia a riunirsi per formare le prime stelle e galassie. Tuttavia, un buco nero riscalda il gas infiltrato. Ciò provoca la formazione di un disco di accrescimento caldo intorno al buco nero, che a sua volta ionizza e riscalda il gas circostante. Questo è un punto a sfavore per la formazione di stelle, perché è necessario che il gas sia freddo, non caldo, per comprimersi abbastanza da permettere le prime fusioni nucleari e l’accensione di una stella.

Le simulazioni al supercomputer hanno aiutato a studiare questa questione cosmica, ad esempio sul supercomputer Stampede2 del Texas Advanced Computing Center (TACC), che fa parte dell’Università del Texas ad Austin. “Abbiamo scoperto che il quadro standard della formazione della prima stella non viene modificato dai buchi neri primordiali”, spiega Boyuan Liu, ricercatore post-dottorato presso l’Università di Cambridge. Liu è l’autore principale di un articolo pubblicato nella rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. “Abbiamo scoperto che questi due effetti – il riscaldamento dei buchi neri e l’inseminazione – quasi si annullano a vicenda e che gli effetti sulla formazione stellare sono in definitiva minimi”, spiega Liu. A seconda dell’effetto predominante, la formazione stellare da parte dei buchi neri primordiali può essere accelerata, ritardata o impedita. “Per questo motivo, i buchi neri primordiali possono ancora essere importanti”, aggiunge.

Ma ci sono anche altri effetti. La ricerca suggerisce anche che i buchi neri primordiali abbiano interagito con le prime stelle, producendo onde gravitazionali. “Potrebbero anche innescare la formazione di buchi neri supermassicci. Abbiamo in programma di indagare questi aspetti in studi successivi”, afferma Liu.