Sono piccoli, rossi e compaiono numerosi nelle immagini dell’Universo primordiale prodotte con il telescopio Nasa/Esa/Csa James Webb. Gli astronomi li hanno chiamati Little Red Dots, ‘piccoli puntini rossi’ e, da quando sono stati individuati, sono diventati uno degli enigmi più intriganti e affascinanti di questi anni. Sembrano essere delle sorgenti molto compatte, ma sorprendentemente luminose. E soprattutto, sembrano appartenere a un’epoca in cui l’Universo era ancora giovanissimo: molti di questi oggetti sono stati scoperti in un periodo che va da poche centinaia di milioni a poco più di un miliardo di anni dal Big Bang.
Che cosa siano esattamente è ancora un mistero e la loro natura resta oggetto di discussione. Le loro caratteristiche hanno messo in difficoltà i modelli tradizionali che descrivono le prime galassie e i primi buchi neri. Alcuni studi hanno indicato che dietro la loro luce potrebbero esserci buchi neri supermassicci avvolti da dense nubi di gas.
Ora, però, il Webb potrebbe aver trovato qualcosa che sembrerebbe offrire un nuovo indizio.
L’immagine mostra alcuni esempi tra i centinaia di “piccoli puntini rossi” (Lrd, Little Red Dots) individuati dal telescopio spaziale James Webb in diverse campagne osservative dell’Universo primordiale. Il valore z indica il redshift, che permette di risalire all’epoca cosmica in cui la luce è stata emessa, generalmente compresa tra circa 600 milioni e 1,5 miliardi di anni dopo il Big Bang (Crediti: Nasa, Esa, Csa, StscI, D. Kocevski of Colby College)
Si chiama MoM-Bh-1* ed è stato individuato durante il censimento Mirage or Miracle (Mom), quando l’Universo aveva appena 660 milioni di anni. A prima vista sembra una gigantesca stella rossa, ma c’è un problema: è troppo luminoso per essere una stella.
La sua emissione energetica è infatti circa 100 miliardi di volte quella che una stella potrebbe produrre attraverso la fusione nucleare. Una potenza di questo tipo è invece compatibile con i processi che avvengono attorno a un buco nero in accrescimento.
Per capire la natura dell’oggetto, gli astronomi hanno analizzato la sua luce a diverse lunghezze d’onda, trovando un indizio particolarmente interessante: il suo spettro presenta un salto di Balmer (Balmer break), una brusca diminuzione della luce osservata al di sotto di una specifica lunghezza d’onda, dovuta all’assorbimento da parte dell’idrogeno. Al di sotto di una determinata lunghezza d’onda, in pratica, una parte della luce scompare.
La presenza e l’intensità di questo fenomeno forniscono agli astronomi informazioni sulle condizioni fisiche del gas responsabile dell’emissione o dell’assorbimento della luce. Il salto di Balmer è stato osservato nello spettro di stelle e popolazioni stellari giovani, ma quello rilevato in MoM-Bh-1* è molto più pronunciato di quanto ci si aspetterebbe.
C’è poi un altro particolare: nella luce dell’oggetto gli astronomi hanno trovato pochissime tracce di elementi più pesanti dell’elio. Per questo, hanno quindi tentato di riprodurre le caratteristiche osservate attraverso simulazioni, ottenendo come risultato uno scenario decisamente insolito.
Al centro di MoM-Bh-1* potrebbe esserci un buco nero con una massa pari a circa 100.000 volte quella del Sole, circondato da un involucro estremamente denso di idrogeno, grande all’incirca quanto il Sistema solare.
Il buco nero fornirebbe l’enorme quantità di energia necessaria a spiegare la luminosità; il gas circostante, invece, nasconderebbe il buco nero e darebbe all’oggetto un aspetto simile a quello di una gigantesca stella.
È da questa combinazione che nasce il nome proposto dai ricercatori: “black hole star”, stella-buco nero.
E qui arriviamo a quei piccoli puntini rossi che il Webb continua a trovare nelle immagini dell’Universo primordiale. MoM-Bh-1* è infatti un caso particolarmente estremo: è talmente luminoso da sovrastare completamente la galassia che lo circonda. Per questo motivo, secondo gli autori, in questo caso possiamo osservare quasi direttamente la luce prodotta dalla black hole star, senza che venga confusa con quella della galassia ospite.
I Little Red Dots potrebbero essere oggetti simili, ma inseriti in galassie giovani. La luce proveniente dal buco nero e dal suo involucro di gas si sommerebbe quindi a quella della galassia circostante, producendo il particolare aspetto osservato dal Webb.
Se questa interpretazione fosse confermata, i Little Red Dots potrebbero rappresentare una fase molto precoce della crescita dei buchi neri supermassicci: nuclei estremamente energetici, ancora avvolti da enormi quantità di gas, prima di evolvere verso gli oggetti che oggi riconosciamo come quasar e nuclei galattici attivi.
Non si tratta ancora di una spiegazione definitiva per tutti i puntini rossi, ma gli indizi stanno diventando sempre più numerosi e convincenti. Nel giugno scorso, per esempio, il Webb aveva già osservato il Little Red Dot Glimpse-17775, il cui spettro forniva diverse evidenze indipendenti compatibili con lo scenario di un buco nero immerso in un denso involucro di gas.
Il telescopio spaziale, quindi, potrebbe non aver semplicemente scoperto un oggetto insolito, ma trovato una delle prime tappe dell’evoluzione dei buchi neri supermassicci nell’Universo giovane.
E quei misteriosi puntini rossi, che all’inizio sembravano soltanto piccoli oggetti luminosi persi nelle immagini del cosmo, potrebbero essere una delle chiavi per capire come sono comparsi così presto alcuni dei buchi neri più grandi dell’Universo.
Guarda anche un video sul piccolo ammasso Lap-1, scoperto con il James Webb. Una struttura antichissima, che potrebbe contenere corpi di ‘popolazione III, la prima generazione di stelle che si sono accese nel cosmo.
Immagine in cima alla pagina: Una rappresentazione artistica di una stella-buco nero, un nuovi tipo di oggetto astronomico. Sembra una stella gigante, ma la produzione di energia è prossima a quella che può generare un buco nero
Crediti: Jose-Luis Olivares, Mit
