Quando il telescopio spaziale James Webb iniziò a osservare l’Universo primordiale nel 2022, tra le sue prime sorprese comparve una nuova categoria di oggetti: i cosiddetti little red dots, piccoli punti rossi estremamente luminosi osservati nelle epoche più antiche della storia cosmica. Da allora gli astronomi hanno cercato di capire la loro natura, proponendo diverse spiegazioni. Ora un nuovo studio guidato da Vasily Kokorev dell’Università del Texas ad Austin aggiunge un tassello importante a questa questione.
Grazie all’analisi dettagliata di un oggetto chiamato GLIMPSE-17775, osservato dal James Webb con lo spettro più profondo mai ottenuto per un little red dot, il team ha raccolto diversi indizi che convergono verso una stessa interpretazione. Secondo i ricercatori, questo oggetto sarebbe un buco nero supermassiccio in rapida crescita avvolto da un denso involucro di gas parzialmente ionizzato. Questo scenario è noto come modello BH*, abbreviazione di Black Hole Star.
Lo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal, è una delle evidenze più complete ad oggi a sostegno di questa ipotesi. In passato diversi little red dots avevano mostrato alcune caratteristiche compatibili con il modello BH*, ma mai tutte insieme nello stesso oggetto. GLIMPSE-17775 offre invece una quantità di informazioni senza precedenti, grazie a una combinazione particolarmente favorevole di osservazioni. Oltre alla sensibilità del Webb, infatti, l’oggetto è stato amplificato da un effetto di lente gravitazionale prodotto da un ammasso di galassie posto lungo la linea di vista, che ha permesso agli astronomi di osservare dettagli che normalmente sarebbero rimasti invisibili.
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Uno spettro ricco di indizi
GLIMPSE-17775 si trova a una distanza tale da essere osservato com’era circa 1.8 miliardi di anni dopo il Big Bang. Il Webb ha raccolto oltre 40 linee spettrali provenienti da questo oggetto, il campione più dettagliato mai ottenuto per un little red dot.
Analizzando la luce emessa da GLIMPSE-17775, il team ha scoperto che le tracce di elementi come idrogeno, elio e ossigeno non sono compatibili con una semplice nube di gas. Le caratteristiche osservate indicano invece la presenza di un ambiente molto denso che avvolge la sorgente centrale.
Tra gli indizi più interessanti c’è quella che i ricercatori hanno soprannominato una “foresta di ferro”: sedici diverse firme del ferro osservate nello spettro, insieme a particolari emissioni dell’ossigeno. Per generare questi segnali serve una sorgente molto energetica, come un buco nero che sta accumulando grandi quantità di materia. Anche alcune caratteristiche legate all’elio raccontano la stessa storia, suggerendo che il buco nero sia circondato da uno spesso involucro di gas.
Questo scenario potrebbe spiegare anche un’altra peculiarità dei little red dots. Molti di questi oggetti emettono pochi raggi X rispetto a quanto ci si aspetterebbe da un buco nero in crescita. Se però il buco nero è nascosto all’interno di un denso bozzolo di gas, gran parte di quella radiazione viene assorbita prima di riuscire a raggiungere i nostri telescopi.
Cosa cambia per il mistero dei little red dots?
Per comprendere meglio la natura di GLIMPSE-17775, il team ha affiancato alle osservazioni del James Webb anche dati raccolti negli anni precedenti da Hubble. Insieme, queste osservazioni mostrano che il little red dot si trova all’interno di una galassia ospite molto estesa. Una caratteristica insolita rispetto ad altri oggetti simili studiati finora, ma che resta compatibile con il modello delle Black Hole Stars.
Il risultato è importante perché aiuta gli scienziati a risolvere uno dei principali dubbi emersi dopo la scoperta dei little red dots. Quando questi oggetti furono osservati per la prima volta, molti astronomi pensarono che fossero galassie già molto grandi e ricche di stelle, nonostante esistessero in un’epoca in cui l’Universo aveva meno di due miliardi di anni. Una spiegazione che metteva in difficoltà i modelli attuali di formazione delle galassie, perché richiedeva una crescita estremamente rapida delle strutture cosmiche.
Il nuovo studio suggerisce invece che una parte significativa della luce osservata non provenga dalle stelle della galassia, ma dal buco nero supermassiccio nascosto al suo interno e dal denso involucro di gas che lo circonda. Se questa interpretazione è corretta, i little red dots non devono necessariamente contenere enormi quantità di stelle per apparire così luminosi. Di conseguenza, non è più necessario ipotizzare galassie cresciute troppo velocemente rispetto a quanto previsto dai modelli cosmologici.
I ricercatori sottolineano che la questione non è ancora chiusa, perché esistono altre possibili spiegazioni. GLIMPSE-17775, però, rappresenta finora uno dei casi più solidi a favore del modello BH*. Le future osservazioni del James Webb potranno aiutare a capire se i little red dots siano davvero una fase della crescita dei primi buchi neri supermassicci dell’Universo, o se dietro questi oggetti si nasconda ancora un fenomeno sconosciuto.
