Scoperta una “stella buco nero”: può spiegare i misteriosi puntini rossi di James Webb?
Il telescopio spaziale James Webb continua a trovare oggetti capaci di mettere alla prova ciò che sappiamo sull’universo primordiale. Tra le scoperte più sorprendenti c’è un oggetto osservato quando l’universo aveva appena 660 milioni di anni. La sua luce presenta una combinazione di segnali mai vista prima. Gli astronomi lo hanno studiato come un possibile buco nero supermassiccio avvolto da un involucro di gas estremamente denso. Questa configurazione viene indicata come black hole star, cioè stella buco nero. Il suo nome è MoM-BH*-1. La sua luce presenta caratteristiche che ricordano sia gli oggetti stellari sia i nuclei galattici alimentati da buchi neri. La scoperta, pubblicata su Nature, potrebbe inoltre aiutare a capire la natura dei misteriosi Little Red Dots, i piccoli puntini rossi comparsi nelle osservazioni di Webb dell’universo giovane.
Un oggetto mai visto così nell’universo primordiale
MoM-BH*-1 è stato individuato nel campo extragalattico dell’Ultra Deep Survey. L’oggetto ha attirato l’attenzione degli astronomi per il suo aspetto estremamente rosso e compatto. Le osservazioni del James Webb hanno permesso di andare oltre una semplice fotografia. Gli scienziati hanno infatti analizzato la sua luce attraverso la spettroscopia.
È proprio lo spettro a raccontare una storia insolita. La sorgente non si comporta come una normale popolazione di stelle. Mostra invece una combinazione di emissioni e assorbimenti che richiede condizioni fisiche estreme.
Non è una vera metà stella e metà buco nero
L’espressione “stella buco nero” può creare un’immagine spettacolare. Non significa però che gli astronomi abbiano trovato una stella tradizionale con un buco nero al suo interno. Il modello proposto è diverso e, proprio per questo, particolarmente interessante.
Al centro dell’oggetto ci sarebbe un buco nero supermassiccio in accrescimento. Il buco nero sarebbe alimentato dal materiale che cade verso di esso. Attorno si troverebbe una quantità enorme di gas molto denso e turbolento.
Questo involucro, privo di una quantità significativa di polvere, modifica il modo in cui la radiazione riesce a raggiungere gli osservatori. Il gas assorbe, diffonde e rielabora la luce. In questo modo produce uno spettro con caratteristiche insolite.
Il risultato è una sorgente che presenta alcuni tratti tipici dei buchi neri attivi. Allo stesso tempo, mostra caratteristiche che ricordano maggiormente una stella. Da qui deriva il termine black hole star.
Nel caso di MoM-BH*-1, gli astronomi hanno stimato una massa del buco nero nell’ordine di un milione fino a dieci milioni di volte quella del Sole.
Le osservazioni sono importanti anche per un altro motivo. Risalgono infatti a un’epoca in cui l’universo era ancora giovanissimo. Il redshift spettroscopico misurato per MoM-BH*-1 è z = 7,7569. Questo valore colloca l’oggetto a circa 660 milioni di anni dal Big Bang.
Il James Webb ha potuto studiarne la natura grazie anche allo strumento NIRSpec. Questo spettrografo ha permesso di analizzare in dettaglio la luce infrarossa proveniente dalla sorgente.
Uno degli elementi più sorprendenti è il cosiddetto Balmer break. Si tratta di una brusca variazione nella quantità di luce osservata a determinate lunghezze d’onda. Nel caso di MoM-BH*-1 raggiunge un’intensità di circa 7,7. Il valore è molto superiore a quello normalmente spiegabile con una popolazione stellare priva di polvere.
Anche le linee di assorbimento dell’idrogeno, in particolare Hβ e Hγ, indicano la presenza di gas a densità estreme.
Perché la scoperta può spiegare i puntini rossi di James Webb
La vera importanza della scoperta non riguarda soltanto un singolo oggetto. MoM-BH*-1 potrebbe rappresentare un tassello fondamentale per comprendere una delle anomalie più affascinanti osservate dal James Webb.
Si tratta dei Little Red Dots, piccoli oggetti rossi e molto compatti individuati nell’universo primordiale.
Queste sorgenti hanno caratteristiche difficili da ricondurre a una sola spiegazione. Alcune mostrano linee spettrali molto ampie. Altre presentano forti interruzioni nella luce. Molte sembrano inoltre essere sorprendentemente compatte.
Il loro numero aumenta rapidamente nelle prime epoche cosmiche e poi diminuisce. Una parte delle osservazioni suggerisce inoltre la presenza di buchi neri in accrescimento.
I Little Red Dots sono davvero buchi neri nascosti?
Il collegamento diventa particolarmente interessante osservando la luce di MoM-BH*-1. Il modello elaborato dagli autori dello studio suggerisce che un buco nero circondato da gas molto denso possa produrre alcune caratteristiche tipiche dei Little Red Dots.
Il colore rosso non sarebbe quindi necessariamente dovuto a grandi quantità di polvere. Nel caso studiato da Naidu e colleghi, la radiazione viene modificata soprattutto dall’interazione con il gas denso che circonda il buco nero.
Questa distinzione è importante. Per anni la polvere è stata una delle possibili spiegazioni della luce rossa osservata in queste sorgenti. Lo studio pubblicato su Nature indica invece che, almeno per questo oggetto, il gas può svolgere un ruolo decisivo.
La situazione diventa ancora più interessante con un’altra osservazione del James Webb. Nel giugno 2026 la NASA ha presentato GLIMPSE-17775, un altro Little Red Dot. Per questo oggetto Webb ha ottenuto lo spettro più dettagliato disponibile fino a quel momento.
Sono state individuate oltre 40 righe spettrali. Molte risultano compatibili con l’interpretazione di un buco nero in rapida crescita. Il buco nero sarebbe avvolto da un involucro di gas caldo e denso.
GLIMPSE-17775 è stato osservato dietro l’ammasso di galassie Abell S1063. La lente gravitazionale prodotta dall’ammasso ha amplificato la luce della sorgente lontana. Questo fenomeno ha permesso agli astronomi di ottenere un livello di dettaglio eccezionale.
Le osservazioni hanno fornito indizi indipendenti a favore dello scenario del black hole star. Tra questi ci sono anche effetti di diffusione elettronica associati a un involucro di gas stratificato e molto denso.
Questo non significa però che tutti i puntini rossi siano stati definitivamente identificati. La popolazione dei Little Red Dots è probabilmente più complessa. Potrebbe comprendere oggetti con caratteristiche differenti.
Lo stesso studio su MoM-BH*-1 presenta il modello dell’involucro gassoso come una spiegazione capace di riprodurre molti degli elementi osservati. La formazione di questi sistemi rimane però una questione aperta.
Il risultato più importante riguarda quindi un problema ancora più grande: come hanno fatto i primi buchi neri supermassicci a crescere così rapidamente?
Gli astronomi hanno osservato buchi neri con masse di miliardi di Soli quando l’universo aveva meno di un miliardo di anni. Per raggiungere quelle dimensioni servono semi iniziali abbastanza massicci. In alternativa, devono esserci state fasi di crescita estremamente rapide.
MoM-BH*-1 potrebbe rappresentare proprio una fase di questo processo. L’enorme involucro di gas potrebbe favorire un accrescimento superiore al limite di Eddington, almeno in determinati periodi.
In condizioni normali, la radiazione prodotta dal materiale che cade verso il buco nero esercita una pressione. Questa pressione può ostacolare ulteriore accrescimento. Un ambiente estremamente denso potrebbe però modificare questo equilibrio e permettere una crescita più veloce.
La scoperta non chiude quindi il mistero dei primi buchi neri. Al contrario, apre una nuova prospettiva. Se osservazioni future dovessero dimostrare che configurazioni simili sono comuni nell’universo primordiale, questi oggetti potrebbero aiutare a spiegare l’origine dei giganteschi buchi neri presenti oggi al centro delle galassie.
Conclusione
La scoperta di MoM-BH*-1 mostra ancora una volta quanto il James Webb stia cambiando la nostra capacità di osservare l’universo primordiale. La stella buco nero non è una semplice fusione tra una stella e un buco nero. È un possibile buco nero in rapida crescita, avvolto da un ambiente di gas estremamente denso. Questo involucro può trasformarne profondamente la luce. Il suo spettro presenta caratteristiche eccezionali e offre un possibile collegamento con i misteriosi Little Red Dots. Non possiamo ancora dire che il mistero sia risolto per tutti questi oggetti. Il quadro, però, sta diventando più chiaro. Se il modello sarà confermato da nuove osservazioni, queste sorgenti potrebbero aiutare a spiegare come i primi buchi neri supermassicci siano riusciti a crescere così rapidamente, così presto nella storia dell’universo.
Redazione
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