Un buco nero supermassiccio nascosto in una galassia piuttosto piccola, brillante e remota. Un segnale proveniente da un’epoca in cui l’Universo era appena nato. È questa la scoperta straordinaria annunciata da un gruppo internazionale di astronomi, guidato dal Cosmic Frontier Center dell’Università del Texas ad Austin: il buco nero più distante mai confermato. La sua casa si chiama CAPERS-LRD-z9, una galassia situata a oltre 13,3 miliardi di anni luce da noi, che vediamo com’era appena 500 milioni di anni dopo il Big Bang. Un’epoca in cui l’Universo aveva solo il 3% della sua età attuale ed era ancora immerso nella sua «età buia». La scoperta è stata pubblicata su The Astrophysical Journal e si inserisce nel quadro del programma CAPERS (CANDELS-Area Prism Epoch of Reionization Survey), sviluppato per identificare e studiare le galassie più lontane mai osservate. «Il primo obiettivo di CAPERS è proprio questo: confermare e studiare le galassie più remote», ha spiegato Mark Dickinson, coautore dello studio e responsabile del gruppo. «La spettroscopia del JWST è la chiave per misurarne la distanza e svelarne le proprietà fisiche». Inizialmente, CAPERS-LRD-z9 sembrava solo un debole puntino tra le immagini del telescopio James Webb. Ma sotto quella minuscola luce si celava qualcosa di mai visto prima: una galassia appartenente a una nuova classe, ribattezzata «Little Red Dots» (Piccoli Puntini Rossi). Si tratta di galassie ultra-compatte, rosse e incredibilmente luminose, visibili solo nei primi 1,5 miliardi di anni dell’Universo. «La scoperta dei Piccoli Puntini Rossi è stata una grande sorpresa: nei dati iniziali del JWST non assomigliavano affatto alle galassie viste da Hubble», ha raccontato Steven Finkelstein, direttore del Cosmic Frontier Center. «Ora stiamo cercando di capire da cosa deriva la loro luminosità, e come si sono formati». CAPERS-LRD-z9 potrebbe avere la risposta. Ciò che rende CAPERS-LRD-z9 così speciale è proprio la presenza di un buco nero supermassiccio, capace di emettere luce sufficiente a spiegare l’intensità di questi misteriosi puntini rossi. In un’epoca così precoce, infatti, non ci sarebbe stato il tempo sufficiente per formare grandi popolazioni stellari. Ma i buchi neri possono brillare anche più delle stelle: inghiottendo gas e polveri, li comprimono e riscaldano fino a generare enormi quantità di luce e radiazioni. «Questa galassia», afferma Anthony Taylor, primo autore dello studio, «potrebbe anche spiegare il loro colore rosso caratteristico, causato da una fitta nube di gas che circonda il buco nero, spostando la luce verso lunghezze d’onda più rosse». Taylor aggiunge che confrontando CAPERS-LRD-z9 con altre sorgenti note, è emersa un’identica firma spettrale: «Abbiamo già visto queste nubi in altre galassie. Quando abbiamo confrontato questo oggetto con quelle sorgenti, ci siamo resi conto che era identico». Ma c’è di più: il buco nero scoperto è colossale. Secondo le stime, ha una massa fino a 300 milioni di volte quella del nostro Sole — circa la metà della massa totale dell’intera galassia che lo ospita. Un’anomalia impressionante, anche per gli standard cosmici. «Questo si aggiunge alle prove che i primi buchi neri sono cresciuti molto più rapidamente di quanto pensassimo possibile», osserva Finkelstein. «Oppure erano inizialmente molto più massicci di quanto previsto dai nostri modelli». Per confermare la presenza del buco nero, gli astronomi hanno utilizzato la spettroscopia del telescopio JWST, scomponendo la luce in tutte le sue lunghezze d’onda. In particolare, hanno cercato la firma caratteristica del gas in rapido movimento: mentre ruota e precipita verso un buco nero, il gas emette luce stirata verso il rosso (quando si allontana) o compressa verso il blu (quando si avvicina). «Non ci sono molte altre cose nell’Universo che possono produrre una firma come questa», ha spiegato Taylor. «E questa galassia ce l’ha». Il team prevede ora di raccogliere osservazioni ancora più dettagliate grazie al James Webb Space Telescope, per studiare l’evoluzione di molti buchi neri nelle epoche più remote dell’universo. «Fino a poco tempo fa non eravamo nemmeno in grado di osservare i primi stadi di vita dei buchi neri. Ora non vediamo l’ora di capire quanto possiamo imparare da questa galassia unica e da quelle che studieremo in seguito», conclude Taylor. In realtà esistono alcuni candidati ancora più distanti rispetto a questo buco nero, ma nessuno di loro ha ancora mostrato la firma spettrale inequivocabile di un buco nero. Con CAPERS-LRD-z9, gli astronomi hanno appena fatto un passo avanti decisivo. E forse, guardando questo piccolo punto rosso perso nel buio cosmico, stiamo osservando la nascita dei primi titani dell’Universo.
Luigi Bignami
