I «piccoli punti rossi» di Webb: tre indizi sui buchi neri giganti dell’universo primordiale

Non c’è ancora una soluzione unica, ma tre risultati recenti delineano uno scenario coerente: alcuni buchi neri dell’universo giovane potrebbero essere partiti da semi molto più pesanti del normale, per poi crescere rapidamente nutrendosi di gas e, in alcuni sistemi galattici interagenti, fondendosi tra loro. In questa lettura, i little red dots — i «piccoli punti rossi» individuati dal James Webb Space Telescope (JWST) — potrebbero essere tracce osservabili di quella crescita tumultuosa.

La cautela resta essenziale: nessuno di questi studi dimostra che tutti i little red dots abbiano una sola origine.

Semi «non proprio primordiali»

Una proposta teorica suggerisce una via di formazione intermedia. Piccole sovradensità di materia oscura avrebbero potuto concentrare gas in epoche estremamente precoci. Allora il fondo cosmico a microonde — la radiazione residua del Big Bang — era ancora molto più caldo di oggi: questo calore avrebbe potuto impedire al gas di raffreddarsi, frammentarsi e generare stelle normali.

Il gas avrebbe quindi potuto collassare direttamente in buchi neri prima della comparsa di popolazioni stellari. Sarebbero buchi neri formati più tardi dei veri buchi neri primordiali, ipotizzati per i primissimi istanti cosmici, ma prima dei tradizionali resti di stelle massicce. Un seme iniziale più grande renderebbe meno difficile spiegare come i quasar più antichi abbiano raggiunto masse enormi in tempi così brevi. Per ora, però, si tratta di un meccanismo proposto teoricamente, non dell’osservazione diretta di uno di questi semi. 8

Coppie ravvicinate di punti rossi

Un’analisi del programma COSMOS-Web ha identificato quattro coppie candidate di little red dots, separate in proiezione da 0,2 a 1,2 secondi d’arco. Il risultato suggerisce un eccesso di raggruppamento a piccola scala. 14

Se future osservazioni spettroscopiche confermeranno che i due oggetti di ogni coppia sono davvero alla stessa distanza cosmologica e ospitano buchi neri in accrescimento, gli incontri tra galassie potrebbero incanalare gas verso i nuclei, alimentare i buchi neri e, alla fine, portare alla loro fusione. Sarebbe dunque un canale di crescita gerarchica che si aggiunge all’accrescimento del gas.

Ma «coppia candidata» non significa ancora fusione certa: un allineamento apparente sul cielo, un’associazione fisica reale e la successiva coalescenza dei due buchi neri sono tre passaggi distinti, tutti da verificare. 14

MoM-BH*-1, una possibile «stella con buco nero»

L’oggetto MoM-BH*-1 mostra in modo concreto come un buco nero giovane e in rapido accrescimento possa apparire come una sorgente rossa, compatta e simile a una stella. Il suo spettro è descritto più efficacemente da un involucro di gas denso, energizzato da un buco nero centrale in accrescimento, che non dalla normale fusione nucleare di una stella. 1

Nel modello presentato, il buco nero centrale ha una massa di circa 100.000 Soli ed è immerso in un vastissimo bozzolo di idrogeno denso, esteso approssimativamente quanto il Sistema solare. Sarebbe già un seme «pesante», non il prodotto del collasso di una singola stella ordinaria. 1

Una crescita favorita da tre acceleranti

Nel loro insieme, questi indizi suggeriscono che i buchi neri supermassicci possano essersi formati combinando tre fattori:

1. semi iniziali massicci;
2. alimentazione intensa, forse in parte oscurata dal gas;
3. crescita indotta da interazioni e fusioni.

È un’ipotesi meno estrema rispetto a invocare una popolazione vastissima di buchi neri creati immediatamente dopo il Big Bang. Richiede comunque ambienti rari nell’universo giovane, capaci di sopprimere la normale formazione stellare e di concentrare il gas con grande efficienza.

Le prove sono ancora a stadi diversi: il primo scenario è teorico, le coppie di sorgenti devono essere confermate e MoM-BH*-1 potrebbe rappresentare una sola classe di little red dots, non l’intera popolazione. 8141