Il telescopio James Webb ha appena trovato la prima “stella buco nero”

Fondamentalmente, l'energia dell'oggetto non proviene dalla fusione nucleare, il processo che alimenta le stelle ordinarie. Invece, il buco nero centrale sta attivamente accrescendo, cioè consumando materia. Mentre il gas cade nel buco nero, si riscalda, e quel calore immenso si irradia attraverso il bozzolo di idrogeno, facendo brillare l'intera struttura . Il risultato è un oggetto che produce circa 100 miliardi di volte più energia di una stella tipica – ben oltre i limiti della fusione .

Caratteristiche chiave di MoM-BH*-1

Gli astronomi hanno misurato con precisione diverse caratteristiche distintive di questo nuovo oggetto:

• Dimensioni: L'involucro di gas idrogeno si estende per circa il diametro del nostro Sistema Solare .
• Massa: Il buco nero centrale ha una massa di circa 100.000 masse solari, e l'oggetto totale ha una massa di circa 10⁶·³ masse solari .
• Luminosità: Rilascia circa 100 miliardi di volte più energia di una stella normale .
• Composizione: Il gas circostante è composto quasi esclusivamente da idrogeno ed elio, con quantità trascurabili di "metalli" (elementi più pesanti dell'elio) . Il suo spettro mostra un "Balmer break" estremamente profondo, una firma incompatibile con le atmosfere stellari ordinarie .
• Sorgente di energia: La sua immensa luminosità è alimentata dal buco nero centrale in fase di accrescimento attivo, non dalla fusione nucleare .
• Distanza ed età: MoM-BH*-1 viene osservato com'era appena 660 milioni di anni dopo il Big Bang, a un redshift di circa 7,76. Questo lo colloca a circa 13,1 miliardi di anni luce di distanza .

L'oggetto è stato scoperto come parte del programma "Mirage or Miracle" (MoM) del JWST, originariamente progettato per cercare alcune delle galassie più antiche dell'universo . Il team, guidato dall'astronomo del MIT Rohan Naidu, si è imbattuto nell'oggetto mentre analizzava le immagini in campo profondo del JWST .

Risolvere il mistero dei 'Little Red Dots'

Da quando il JWST ha iniziato le sue osservazioni scientifiche, ha ripetutamente trovato oggetti peculiari, deboli, compatti e molto rossi sparsi nelle immagini dell'universo primordiale. Gli astronomi li hanno chiamati "little red dots", e la loro vera natura è stata oggetto di acceso dibattito .

La scoperta di MoM-BH*-1 fornisce un potente indizio. L'oggetto è ciò che i ricercatori chiamano una stella buco nero "nuda". La sua luce proviene quasi interamente dall'involucro di gas alimentato dal buco nero, con una contaminazione trascurabile da parte di una galassia ospite sottostante .

Fatto cruciale, MoM-BH*-1 si trova vicino a una galassia compagna. Le simulazioni al computer mostrano che, dopo che la stella buco nero si fonde con quella galassia – un evento previsto circa 100 milioni di anni dopo l'epoca osservata – il suo spettro corrisponderà strettamente agli spettri dei little red dots che si vedono incorporati all'interno di altre galassie .

Ciò suggerisce fortemente che molti dei little red dots sono stelle buco nero nel processo di fusione con le loro galassie ospiti . Sono essenzialmente i motori centrali di baby quasar, nascosti nelle viscere delle loro galassie ospiti mentre subiscono fusioni cosmiche.

Questo modello spiega anche in modo elegante perché i little red dots appaiano così compatti e così rossi. Il denso bozzolo di idrogeno che circonda il buco nero blocca efficacemente la luce a lunghezza d'onda corta (blu) mentre permette il passaggio della luce a lunghezza d'onda più lunga (rossa), producendo il caratteristico colore rosso senza richiedere grandi quantità di polvere interstellare, che era un'altra ipotesi leader .

Cosa significa per la comprensione dell'universo primordiale

La scoperta di MoM-BH*-1 fa più che risolvere un singolo mistero. Fornisce un meccanismo plausibile per spiegare come i buchi neri supermassicci possano diventare enormi nel tempo relativamente breve disponibile nell'universo primordiale . Accrescendo materia a un ritmo furioso all'interno del suo denso bozzolo di gas, una stella buco nero rappresenta una fase di crescita rapida per i buchi neri, un passo nel percorso verso i colossi da miliardi di masse solari visti in epoche cosmiche ancora più antiche.

L'oggetto, descritto in uno studio co-autorato da ricercatori dell'Istituto di Scienza e Tecnologia Austria (ISTA) e altri collaboratori internazionali, è ora oggetto di un intenso studio di follow-up . Per ora, MoM-BH*-1 rappresenta un ritrovamento "uno su un miliardo" – una rara visione di una fase precedentemente invisibile dell'evoluzione cosmica e un collegamento diretto tra un ibrido teorico stella-buco nero e i persistenti puntini rossi che hanno punteggiato le immagini più famose del JWST.