Un team di ricerca internazionale ha scoperto che i buchi neri primordiali - quei residui ipotetici dei primi momenti dell'universo - potrebbero innescare l'esplosione di stelle nane bianche come supernove di tipo Ia. Perché è esattamente ciò di cui il cosmo aveva bisogno: più cose che esplodono. Lo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal, suggerisce anche che queste esplosioni insolite potrebbero aiutare a spiegare un enigmatico schema di abbondanza chimica osservato tra le stelle della Via Lattea.

I buchi neri primordiali (PBH) si pensa si siano formati durante l'inflazione cosmica, quando la rapida espansione dell'universo ha amplificato minuscole fluttuazioni nella distribuzione della materia. Sono stati a lungo proposti come candidati per la materia oscura, quella sostanza invisibile che si suppone costituisca circa il 90% di tutta la materia nell'universo in massa. Perché, certo, perché non aggiungere 'stelle che esplodono segretamente' alla lista delle cose che la materia oscura potrebbe fare.

Ecco il meccanismo proposto: mentre i buchi neri primordiali viaggiano attraverso lo spazio, potrebbero occasionalmente passare attraverso una nana bianca - il denso residuo stellare lasciato dopo che una stella di massa ridotta esaurisce il carburante. La gravità del buco nero creerebbe potenti forze di marea all'interno della stella, destabilizzandola e facendola esplodere come supernova di tipo Ia (SNe Ia). Le supernove di tipo Ia sono esplosioni estremamente luminose, generalmente ritenute verificarsi quando una nana bianca diventa instabile e subisce una reazione termonucleare incontrollata. Ma chi ha bisogno del 'generalmente ritenuto' quando puoi avere 'possibilmente innescato da un piccolo buco nero'?

La ricerca è stata guidata da Shing-Chi Leung, professore assistente al SUNY Polytechnic Institute e ricercatore associato in visita al Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe dell'Università di Tokyo (Kavli IPMU). Il team includeva anche Ken'ichi Nomoto, scienziato senior in visita al Kavli IPMU, e Alexander Kusenko, membro senior del Kavli IPMU. Hanno studiato il moto, la luminosità e le proprietà chimiche delle supernove prodotte attraverso questo canale di esplosione innescato da PBH.

In un articolo precedente pubblicato nel 2025, il team ha mostrato che le esplosioni innescate da PBH potrebbero produrre SNe Ia con proprietà molto simili a quelle generate dai modelli standard. Per il nuovo studio, hanno confrontato i loro modelli con diversi resti di supernova ben noti (Tycho, Keplero, 3C 397), supernove vicine (es. SN 2011fe, SN 2012cg) e le abbondanze chimiche delle stelle della Via Lattea. I loro risultati hanno mostrato che le SNe Ia innescate da PBH potrebbero riprodurre diverse caratteristiche osservate in queste supernove e nei loro resti.

I ricercatori hanno esaminato isotopi radioattivi come Ni-56, Ni-57 ed elementi stabili come Mn e Ni. Queste firme chimiche hanno permesso loro di stimare le masse e le metallicità delle stelle che hanno prodotto le esplosioni. La metallicità - la quantità di metallo quando la stella si è formata, che sonda quando la stella è nata nell'era cosmica - fornisce indizi su quando una stella si è formata e sulle condizioni chimiche in quel punto della storia dell'universo. (In astronomia, i 'metalli' sono elementi più pesanti dell'idrogeno e dell'elio, perché gli astronomi hanno le loro definizioni.)

Il team ha anche utilizzato modelli di supernova per esplorare come questo meccanismo di esplosione potrebbe contribuire all'arricchimento chimico galattico. Le supernove rilasciano elementi appena formati nello spazio, dove possono successivamente diventare parte di nuove stelle e pianeti. L'analisi ha indicato che una frazione non nulla di SN Ia innescate da PBH potrebbe essere necessaria per spiegare la tendenza dell'abbondanza chimica osservata nelle stelle della Via Lattea. Ciò suggerisce che i buchi neri primordiali potrebbero aver influenzato l'evoluzione chimica della nostra galassia attraverso le esplosioni stellari che hanno innescato.

'Il nostro lavoro suggerisce che alcune supernove che osserviamo nel cielo potrebbero essere il risultato dei PBH. Quindi, anche se non possiamo osservare direttamente queste entità elusive, lasciano molti indizi interessanti in natura per noi per sondare le loro proprietà', ha detto Leung. I ricercatori prevedono di ampliare la loro indagine studiando come i PBH potrebbero influenzare altri fenomeni astrofisici, come la formazione di buchi neri di massa stellare e la dinamica delle galassie. Inoltre, intendono esplorare le implicazioni per la materia oscura, dato che i PBH rimangono un candidato affascinante per spiegare almeno una parte della materia oscura dell'universo. Con così tante incognite, ogni nuova scoperta potrebbe essere un pezzo del puzzle per comprendere i misteri più profondi del cosmo.