I ricercatori risolvono il mistero dei "piccoli puntini rossi" catturati dal telescopio spaziale James Webb della NASA.

In uno studio pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, gli autori Fabio Pacucci e Abraham (Avi) Loeb del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian hanno proposto una nuova spiegazione per alcune delle galassie primordiali più enigmatiche dell'universo, note come "piccoli puntini rossi". Suggeriscono che queste galassie siano il risultato di aloni di materia oscura in rotazione molto lenta, una struttura cosmica estremamente rara.

Questi oggetti deboli e compatti, scoperti nelle immagini dello spazio profondo del telescopio spaziale James Webb (JWST) , hanno messo in discussione la comprensione scientifica di come si siano formate le galassie e i buchi neri nell'universo primordiale.

Queste galassie sono visibili principalmente quando l'universo aveva solo un miliardo di anni, ma probabilmente si sono formate molto prima, secondo Pacucci, durante un'era nota come "alba cosmica". Nonostante siano circa un decimo delle dimensioni delle galassie tipiche, le osservazioni astronomiche mostrano una luminosità insolita. Gli astronomi ritengono che il loro sorprendente colore rosso suggerisca che siano avvolte da polvere o piene di stelle più vecchie.

Per anni gli astronomi hanno dibattuto se la luce che osserviamo da questi oggetti sia generata dalle stelle o dai buchi neri supermassicci centrali.

"I piccoli puntini rossi sono galassie rosse, distanti e molto compatte, passate completamente inosservate prima del telescopio spaziale James Webb", ha affermato Pacucci in una nota. Si tratta probabilmente della scoperta più sorprendente del JWST fino ad oggi. Il nostro lavoro dimostra che potrebbero formarsi naturalmente in aloni di materia oscura con spin molto basso.

"È un mistero fondamentale", ha detto Pacucci. "Se contengono buchi neri, sono enormi per galassie così piccole. Ma se contengono solo stelle, le galassie sono troppo compatte per contenerle tutte, raggiungendo densità stellari centrali impensabili". Invece di concentrarsi sull'energia che alimenta i punti luminosi, Pacucci e Loeb hanno adottato un approccio diverso: hanno esaminato come questi oggetti si siano potuti formare.

Gli aloni di materia oscura sono l'impalcatura invisibile e rotante attorno alla quale si formano le galassie. Nel loro articolo, gli autori mostrano che i punti luminosi si formano negli aloni nell'1% più basso della distribuzione di spin . In altre parole, il 99% degli aloni ruota più velocemente di questi. Questi aloni a basso spin creerebbero naturalmente galassie estremamente compatte. Come le altalene di una fiera, più velocemente ruota l'alone, più si allunga, causando l'espansione della galassia che si sta formando al suo centro; allo stesso modo, una rotazione lenta, o spin, mantiene il raggio delle altalene più piccolo.

Questa ipotesi spiega anche perché i punti luminosi sono relativamente rari : rappresentano solo l'1% dell'abbondanza delle galassie tipiche, ma sono più comuni dei quasar, i buchi neri supermassicci estremamente luminosi che brillano al centro di alcune galassie.

Aiuta anche a chiarire perché i punti luminosi siano osservati solo per un breve periodo di miliardi di anni nell'universo primordiale. Con l'evoluzione dell'universo, gli aloni di materia oscura diventano più grandi e acquisiscono un momento angolare maggiore, rendendo difficile la formazione di galassie compatte a basso spin .

"Gli aloni di materia oscura sono caratterizzati da una velocità di rotazione: alcuni ruotano molto lentamente, mentre altri ruotano più rapidamente", ha affermato Loeb. "Dimostriamo che se assumiamo che i piccoli punti rossi si trovino tipicamente nel primo percentile della distribuzione di spin degli aloni di materia oscura, tutte le loro proprietà osservative sono spiegate ".

Sebbene l'articolo non affronti la questione se i piccoli punti rossi siano alimentati da stelle o buchi neri, suggerisce che siano ambienti ideali per una rapida crescita stellare o di buchi neri: "Gli aloni a basso spin tendono a concentrare la massa al centro, facilitando l'accrescimento di materia da parte di un buco nero o la rapida formazione stellare", ha concluso Pacucci.