La “galassia cactus” e il mistero dei “little red dots”

Nel 2022, osservando le prime fasi di vita dell’universo, il telescopio spaziale James Webb ha rilevato l’esistenza di “little red dots”: misteriose macchie rosse che appaiono già 600-700 milioni di anni dopo il Big Bang. Da quel momento, gli studiosi si sono interrogati sulla natura di questi enigmatici oggetti cosmici. Un nuovo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal, mostra ora che alcuni di questi “piccoli punti rossi” potrebbero nascondere intere galassie in rapida evoluzione.

“La maggior parte di queste sorgenti lontane potrebbe essere circondata da un ambiente troppo debole per essere osservato anche con un telescopio estremamente potente come il James Webb”, spiega il primo autore dello studio Pierluigi Rinaldi, laureato all’Università di Bologna, poi ricercatore all’Università dell’Arizona e oggi allo Space Telescope Science Institute a Baltimora. “I piccoli punti rossi sembrano essere quindi solo la punta dell’iceberg: il segnale di un buco nero supermassiccio che interagisce con l’ambiente circostante”.

Uno degli aspetti misteriosi dei “little red dots” è che sono visibili nell’universo remoto (e quindi più giovane), ma sembrano essere meno numerosi se si osservano regioni più vicine a noi (e quindi più antiche). I ricercatori sono partiti quindi da questa domanda: cosa succede ai “piccoli punti rossi” con il passare del tempo? E hanno trovato una possibile risposta osservando una galassia chiamata “Saguaro”.

“Saguaro” è una galassia a spirale ad un redshift pari a 2, corrispondente a circa 3,3 miliardi di anni dal Big Bang. È stata chiamata così perché i suoi bracci ricordano quelli dei cactus saguaro che crescono nel sud dell’Arizona: i classici cactus che compaiono nei film western. Ma non solo: al centro di questa galassia compare un “piccolo punto rosso” che ricorda il frutto rosso dei cactus saguaro.

"Saguaro è formata da un nucleo compatto simile a un 'little red dot', circondato dai bracci di una galassia a spirale", conferma Cristian Vignali, professore al Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi" dell'Università di Bologna, tra gli autori dello studio. "A partire da queste caratteristiche, abbiamo voluto verificare se l'aspetto attuale della galassia Saguaro possa essere uno stadio evolutivo più avanzato di un 'piccolo punto rosso'".

Per verificare questa ipotesi, gli studiosi hanno simulato come apparirebbe la galassia Saguaro se fosse molto più distante nell’universo (e quindi se apparisse come molto più giovane). Il risultato? La struttura a spirale che circonda il nucleo non sarebbe più percepibile dagli strumenti dei telescopi spaziali e apparirebbe solo il cuore rosso di Saguaro, proprio come un “little red dot”.

"Questi risultati suggeriscono che i 'little red dots' osservati dal telescopio James Webb potrebbero essere solo il nucleo luminoso di formazioni molto più estese e complesse", spiega Vignali. "Le componenti non visibili non verrebbero rilevate a causa dei limiti di risoluzione e sensibilità degli strumenti oppure perché sono ancora in fase di formazione".

I "little red dots", insomma, non sarebbero misteriosi oggetti cosmici ancora da decifrare, ma piuttosto uno specifico stadio evolutivo che le galassie attraversano in determinate (e ancora sconosciute) condizioni fisiche.

Lo studio è stato pubblicato su The Astrophysical Journal con il titolo "Beyond the Dot: An LRD-like Nucleus at the Heart of an IR-bright Galaxy and its Implications for High-redshift LRDs". Per l'Univesità di Bologna ha partecipato Cristian Vignali, professore al Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi". Il primo autore, Pierluigi Rinaldi, si è laureato all'Alma Mater ed è oggi ricercatore all’Università dell’Arizona e allo Space Telescope Science Institute a Baltimora.