La stella buco nero: scoperta una nuova creatura nell'alba del cosmo

Nelle immagini profonde del James Webb Space Telescope i puntini rossi sono ovunque. Sono così piccoli, così numerosi e così poco classificabili che gli astronomi hanno rinunciato a cercare un nome elegante e li chiamano semplicemente little red dots. Uno di questi, però, si è rivelato diverso da tutti gli altri, al punto che per spiegarlo il gruppo guidato da Rohan Naidu, del Kavli Institute for Astrophysics and Space Research del MIT, ha dovuto ipotizzare una categoria di oggetti che nessuno aveva mai osservato prima. Il lavoro è uscito su Nature il 12 agosto 2026 con un titolo asciutto — un buco nero avvolto e arrossato dal gas all'alba cosmica — e l'oggetto ha ricevuto una sigla che è già una dichiarazione di intenti: MoM-BH*-1, dove BH* sta per black hole star, stella buco nero, e quel numero 1 finale lascia capire che gli altri sono attesi.

La scoperta è arrivata di traverso, come capita spesso. Naidu e i suoi colleghi stavano lavorando a una campagna osservativa battezzata "Mirage or Miracle", miraggio o miracolo, nata per rispondere a un problema che assilla gli astronomi da quando Webb ha aperto gli occhi: nell'universo dei primi milioni di anni compaiono galassie troppo luminose per l'epoca in cui si trovano. Sono davvero galassie precoci, o sono qualcos'altro travestito da galassia? Setacciando le immagini in cerca di bersagli da osservare, il gruppo si è imbattuto in un punto che nei filtri blu praticamente non c'era e nei filtri rossi brillava senza ritegno. Uno dei colori più estremi mai registrati per un oggetto lontano. La spettroscopia successiva ha stabilito che lo vediamo com'era 660 milioni di anni dopo il Big Bang, a un redshift di circa 7,76.

Un motore che le stelle non possono avere

Il primo istinto, davanti a qualcosa di molto rosso nel cosmo, è dare la colpa alla polvere. È lo stesso meccanismo che rende rosso il Sole al tramonto o che ha tinto di arancione il cielo di Boston quando ci è arrivato il fumo degli incendi canadesi: la polvere interposta assorbe la luce blu e lascia passare quella rossa, e l'oggetto sembra più rosso di quanto sia. Robert Simcoe, direttore del Kavli Institute e coautore dello studio, la usa proprio così, questa immagine. Ma nello spettro c'erano dettagli che con la polvere non tornavano.

Il più vistoso è una caduta improvvisa della luminosità a una certa lunghezza d'onda, quello che si chiama salto di Balmer ed è la firma del gas denso che riveste le stelle. Anche Vega, una delle stelle più brillanti del nostro cielo, ce l'ha. La differenza è nella profondità: attraverso il salto di Balmer la luce di Vega si riduce di circa 2,6 volte, quella di MoM-BH*-1 di circa 7,7. È il salto più profondo mai misurato in qualsiasi oggetto, a qualsiasi distanza, e questo da solo basta a escludere che si tratti di una popolazione di stelle normali. In più, nella luce di quel punto rosso non c'è quasi traccia di elementi diversi da idrogeno ed elio: materia primordiale, non ancora arricchita da generazioni di stelle.

Il problema vero, però, è l'energia. L'involucro luminoso ha le dimensioni del nostro sistema solare, e produce circa 100 miliardi di volte più energia di quanta una stella di quel tipo possa fisicamente produrne. La fusione nucleare, il motore che tiene accese tutte le stelle che conosciamo, non arriva neanche lontanamente a quei valori. Esiste anche un limite fisico oltre il quale una stella non può spingersi, il limite di Eddington: se la luminosità cresce troppo, la pressione della radiazione che esce vince sulla gravità che tiene insieme l'astro e ne spazza via gli strati esterni. Qualunque cosa sia MoM-BH*-1, non è alimentata dalla fusione. Ma i buchi neri, quelli sì, producono abitualmente energie di quell'ordine.

Il modello: un buco nero dentro un bozzolo

Il gruppo ha allora costruito simulazioni in cui una sorgente compatta e vorace viene circondata da uno schermo di idrogeno molto denso, e ha fatto variare massa del buco nero, densità e spessore dell'involucro finché lo spettro simulato non ha ricalcato quello osservato. Il modello che funziona meglio descrive un buco nero di circa 100.000 masse solari — la forbice esplorata nell'articolo arriva fino a 10 milioni — avvolto in un guscio di idrogeno turbolento largo qualche decina di unità astronomiche, cioè poco più della distanza che separa il Sole da Plutone.

L'idea è che il gas della regione più interna, precipitando verso il buco nero, si riscaldi e produca la radiazione; questa attraversa il bozzolo, che la assorbe, la diffonde e la riemette a lunghezze d'onda maggiori. Il gas, insomma, si comporta come la fotosfera di una stella, ma con un buco nero al posto della fornace nucleare. Un travestimento, più che un ibrido. E il travestimento non è solo estetico: uno schermo così denso limita la capacità della radiazione di soffiare via il gas circostante, e quindi permette al buco nero di mangiare in fretta invece di autolimitarsi.

Perché la cosa conta

Qui si arriva al motivo per cui questa scoperta è qualcosa di più di un primato. Uno degli enigmi aperti della cosmologia è che i buchi neri supermassicci, negli angoli più remoti dell'universo osservabile, ci sono già. Nei quasar noti oltre redshift 7 se ne trovano da più di un miliardo di masse solari, quando l'universo aveva meno di 700 milioni di anni. È un po' come entrare in un asilo nido e trovarci seduto un uomo adulto: se i buchi neri nascessero soltanto dal collasso di singole stelle massicce, non avrebbero avuto il tempo materiale di ingrassare fino a quelle cifre.

Le stelle buco nero offrono una scorciatoia. Un buco nero che nasce già pesante e che vive per qualche decina di milioni di anni dentro un bozzolo di gas primordiale che lo alimenta senza sosta salta parecchie tappe. E poiché i little red dots sono ovunque nell'universo primordiale e spariscono quasi del tutto in quello vicino, l'ipotesi degli autori è che siano tutti oggetti dello stesso tipo, e che questa sia una fase obbligata nella biografia dei buchi neri giganti — compreso quello che sta al centro della Via Lattea. MoM-BH*-1 è speciale solo perché è così luminoso da coprire completamente la piccola galassia nana che lo ospita: di lui vediamo luce pura, senza contaminazioni.

Vale la pena aggiungere che gli autori stessi sono prudenti. Il modello è dichiaratamente semplificato: la radiazione emessa vicino al buco nero potrebbe non essere quella ipotizzata, e la struttura del gas quasi certamente è più complicata di un guscio sferico. Restano da confermare un debole segnale di ossigeno e un possibile aumento di luminosità osservato nell'arco di 56 giorni, che se reale sarebbe un ottimo indizio a favore di un motore compatto. La verifica arriverà dagli altri puntini rossi: se il quadro regge, i loro spettri dovranno somigliare a questo.

Nel frattempo, a una sessantina di kiloparsec da MoM-BH*-1 e alla stessa distanza da noi, c'è una galassia più massiccia destinata a fondersi con la sua entro un centinaio di milioni di anni. Quella collisione è avvenuta più di 13 miliardi di anni fa. Noi la stiamo ancora aspettando.