Da quando ne è stata annunciata la scoperta, i little red dots (puntini rossi, in italiano) stanno dando non poco filo da torcere agli astronomi che provano a decifrarne la natura. Secondo le teorie più accreditate, questi oggetti dalla forma compatta e colore rossastro sarebbero alimentati niente meno che da buchi neri supermassicci che stanno ingurgitando materia. Di buchi neri stanziati nel centro delle galassie e che inghiottono il gas che si trova nei paraggi l’universo è pieno zeppo. Solo che quel che accade dentro i little red dots ha delle caratteristiche peculiari. Che con fatica gli scienziati stanno provando a spiegare. Come di fronte a un puzzle oltremodo impegnativo.

Puzzle che un gruppo di ricercatori dice di aver risolto su un articolo uscito su The Astrophysical Journal la scorsa settimana. Il primo autore dello studio è Vasily Kokorev, dell’Università del Texas ad Austin. La chiave di volta è uno spettro ottenuto con NirSpec, uno degli strumenti a bordo del telescopio spaziale James Webb. Il più profondo mai ottenuto per un little red dot.

«Quando abbiamo visto lo spettro per la prima volta, è stato come avere tutti i pezzi di un puzzle sparsi sul pavimento», afferma Kokorev. «Abbiamo raccolto ogni pezzo del puzzle, misurato le righe e iniziato a combinare i diversi pezzi per formare un mosaico. Forse alcuni pezzi all’inizio sembravano insignificanti, ma poi un paio di essi si sono uniti e ci siamo resi conto che eravamo davanti a qualcosa di importante».

Lo spettro in questione appartiene a Glimpse-17775, un puntino rosso situato a dodici miliardi di anni luce dalla Terra. Il puntino suddetto si trova dietro l’ammasso di galassie Abell S1063. Condizione che, in virtù di un fenomeno chiamato lensing gravitazionale, consente di amplificarne la luce. Per tale ragione, è come se lo spettro dell’eloquente puntino fosse stato ottenuto con ottanta ore di osservazione, benché NirSpec abbia guardato la sorgente “solo” per venti.

L’ammasso di galassie Abell S1063 immortalato dal telescopio Webb. Il puntino rosso Glimpse-17775 (visibile nel riquadro arancione in basso) si trova dietro l’ammasso e la sua luce viene amplificata da un fenomeno detto lensing gravitazionale. Uno zoom di Glimpse-17775 è mostrato nel riquadro in alto a destra. Crediti: Nasa, Esa, Csa, V. Kokorev. Elaborazione dell’immagine: A. Pagan

Lo spettro contiene oltre quaranta righe, che non sono altro che i segnali prodotti dagli elementi chimici di Glimpse-17775. Righe immortalate dallo strumento con dovizia di dettagli e che gli scienziati hanno potuto studiare minuziosamente. Scoprendo che Glimpse-17775 sarebbe una black hole star (letteralmente, “stella buco nero”). Con questa espressione gli scienziati intendono un buco nero imbozzolato in un nugolo di gas molto denso e parzialmente ionizzato. Questo bozzolo di gas ricorda un po’ gli strati più esterni delle stelle. Rassomiglianza che spiega il nome di “stella buco nero”. Si tratterebbe dell’evidenza più stringente a oggi nota di un oggetto di tale natura.

«Credo che parte della comunità scientifica stia convergendo su un’unica visione: che i piccoli punti rossi possano essere spiegati dai modelli delle black hole star. Ma nessuno dei precedenti little red dots presentava le prove tutte insieme», continua Kokorev. «Con Glimpse-17775 possiamo testare questi modelli grazie alla profondità e alla straordinaria ricchezza dello spettro di questa sorgente».

Quali sarebbero le evidenze a favore del modello di stella buco nero raccolte dai ricercatori? Fondamentalmente tre. In primo luogo, le righe di elementi quali idrogeno, ossigeno e elio non sarebbero spiegabili a causa della sola rotazione del gas attorno al buco nero. Sembrerebbe intervenire un effetto ulteriore, denominato scattering degli elettroni, che contribuirebbe ad allargare le righe. Questo effetto suggerisce che sia presente un bozzolo stratificato di gas che avvolge il puntino rosso.

In secondo luogo, i ricercatori hanno rivelato ben sedici righe del ferro e alcune righe dell’ossigeno che non sarebbero visibili senza la presenza di una sorgente altamente energetica quale un buco nero supermassiccio in fase di accrescimento.

Infine, la presenza di alcune righe fluorescenti unita all’assorbimento nel profilo dell’elio depone a favore di un mezzo ad alta densità che circonda il buco nero.

Il modello di stella buco nero sarebbe in grado di spiegare perché i little red dots non emettono raggi X. Questa radiazione verrebbe infatti assorbita dal bozzolo di gas.

Alcune delle righe osservate in Glimpse-17775. Si nota la forte emissione dell’idrogeno e le righe di ossigeno, elio e zolfo. Nell’oggetto sono state osservate oltre quaranta righe che supportano lo scenario che Glimpse-17775 costituisca una stella buco nero (black hole star). Crediti: Nasa, Esa, Csa, V. Kokorev. Design di L. Hustak

Tuttavia, rispetto ad altri puntini rossi, Glimpse-17775 presenta un Balmer break molto debole. Per Balmer break si intende una discontinuità nello spettro delle sorgenti astronomiche situata alla lunghezza d’onda di 364.5 nanometri. I little red dots presentano spesso un Balmer break molto pronunciato in uno spettro dalla caratteristica forma a “V”. Unendo le immagini dei telescopi Webb e Hubble, i ricercatori si sono accorti che Glimpse-17775 risiede in una galassia molto estesa. Le giovani stelle della galassia emettono parecchia radiazione ultravioletta che andrebbe a “livellare” la forma a V dello spettro. A oggi delle galassie che ospitano i little red dots si sa molto poco, perché sono difficili da osservare. Gli scienziati che hanno firmato questo studio affermano che l’osservazione di una galassia ospite di grandi dimensioni non contraddice il modello di stella buco nero.

Il buco nero di Glimpse-17775 è massiccio quanto cinque milioni di sole. Questo valore è più basso delle masse tipiche dei buchi neri nei little red dots. Uno delle questioni aperte delle ricerche attuali è capire come dei buchi neri così massicci abbiano potuto formarsi nell’universo lontano. Il buco nero di Glimpse-17775, essendo poco massiccio, sarebbe spiegato dalle teorie attuali senza particolari difficoltà.

«Tutto combacia, niente è rotto, e penso che questo renda il puzzle che è il nostro universo ancora più bello», conclude Kokorev. «Guardando al futuro, non vedo l’ora di immergermi più a fondo e scoprire cosa alimenta i motori centrali di questi piccoli punti rossi. Anche se pensiamo che sia un buco nero, ci sono altre teorie interessanti che vengono proposte, il che è entusiasmante. Forse tra un anno o due avremo la risposta definitiva su cosa alimenta queste sorgenti».

Per saperne di più:

• Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “The Deepest GLIMPSE of a Dense Gas Cocoon Enshrouding a Little Red Dot” di Vasily Kokorev, John Chisholm, Rohan P. Naidu, Seiji Fujimoto, Hakim Atek, Gabriel Brammer, Steven L. Finkelstein, Hollis B. Akins, Danielle A. Berg, Lukas J. Furtak, Qinyue Fei, Tiger Yu-Yang Hsiao, Ivo Labbé, Jorryt Matthee, Julian B. Muñoz, Pascal A. Oesch, Richard Pan, Pierluigi Rinaldi, Alberto Saldana-Lopez, Daniel Schaerer, Marta Volonteri e Adi Zitrin