Tra buchi neri e firme chimiche, scoperte le prime tracce di “stelle colossali” nell’Universo primordiale

Uno dei grandi enigmi che hanno motivato la costruzione del telescopio spaziale James Webb (Jwst) riguarda l’origine dei buchi neri supermassicci. Questi oggetti estremi, con masse che vanno da milioni a miliardi di volte quella del Sole, risultano già presenti quando l’Universo aveva meno di un miliardo di anni. Un fatto difficile da spiegare con i modelli tradizionali di crescita graduale, basati sull’evoluzione e la fusione di buchi neri più piccoli. Negli ultimi anni, tuttavia, una serie di osservazioni ha iniziato a incrinare questo scenario. Una possibilità sempre più discussa è che i “semi” dei buchi neri supermassicci si siano formati molto rapidamente, attraverso il collasso diretto di enormi nubi di gas primordiale. Un’altra ipotesi, altrettanto affascinante, chiama invece in causa l’esistenza di stelle primordiali eccezionalmente massicce, capaci di lasciare in eredità buchi neri già giganteschi. Ora, grazie ai dati del Jwst, un gruppo internazionale di ricercatori ritiene di aver trovato la prima prova osservativa convincente a favore di questa seconda ipotesi: nell’Universo primordiale sarebbero esistite stelle “mostruose”, con masse comprese tra 1.000 e 10mila volte quella del Sole. L’illusione del “nuovo” orso artico, se la crisi climatica cambia l’habitat agli animali Una firma chimica fuori scala Lo studio è stato guidato da Devesh Nandal, ricercatore post-dottorato finanziato dal Fondo Nazionale Svizzero per la Scienza e attivo presso l’Università della Virginia e l’Institute for Theory and Computation dell’Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics. Il gruppo ha analizzato in dettaglio la galassia GS 3073, individuata inizialmente nel 2022. Già allora gli astronomi avevano notato qualcosa di insolito: un rapporto tra azoto e ossigeno eccezionalmente elevato, pari a 0,46, un valore che nessun modello di evoluzione stellare “convenzionale” riusciva a spiegare. Né stelle normali né esplosioni di supernova potevano produrre una simile abbondanza di azoto. Questa anomalia chimica ha suggerito un’origine radicalmente diversa. Secondo i ricercatori, GS 3073 avrebbe ospitato una prima generazione di stelle — le cosiddette stelle di Popolazione III — nate da gas quasi privo di elementi pesanti poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang. Chi eravamo e chi siamo diventati, il 2025 è stato un anno di sorprese evolutive Il legame Un altro indizio chiave è la presenza, al centro di GS 3073, di un nucleo galattico attivo. Questi oggetti, noti come Agn, sono alimentati da buchi neri supermassicci che inghiottono gas e polvere, emettendo quantità enormi di energia. La loro esistenza in un’epoca così remota è uno dei motivi per cui gli astronomi faticano a spiegare la rapida crescita dei buchi neri primordiali. Secondo la squadra, il buco nero al centro di GS 3073 potrebbe essere il residuo diretto di una di queste stelle colossali. Come ha spiegato Nandal: «Le abbondanze chimiche funzionano come una sorta di impronta digitale cosmica. In GS 3073 vediamo un pattern che nessuna stella ordinaria può produrre. L’eccesso di azoto punta verso un’unica sorgente plausibile: stelle primordiali migliaia di volte più massicce del Sole». Per verificare questa ipotesi, i ricercatori hanno simulato al computer l’evoluzione di stelle con masse comprese tra 1.000 e 10mila masse solari. I modelli mostrano che, in questo intervallo specifico, le stelle possono produrre grandi quantità di azoto attraverso un meccanismo ben preciso. Durante la loro vita, queste stelle fondono l’elio nel nucleo formando carbonio. Parte di questo carbonio migra verso gli strati esterni, dove avviene la fusione dell’idrogeno. Qui il carbonio agisce da catalizzatore, favorendo la produzione di azoto, che viene poi mescolato in tutta la stella grazie a intensi moti convettivi. Alla fine, il materiale arricchito viene disperso nello spazio circostante, lasciando una chiara firma chimica. Il modello suggerisce inoltre che queste stelle non terminano la loro esistenza con una spettacolare supernova, ma collassano direttamente in enormi buchi neri. Sarebbero quindi i progenitori ideali dei buchi neri supermassicci osservati già nelle prime epoche cosmiche. È significativo che questa firma di azoto non compaia né in stelle più piccole né in quelle ancora più grandi: un dettaglio che rafforza l’ipotesi. Questa scoperta apre una nuova finestra sull’Universo primordiale, in particolare sul periodo compreso tra circa 380.000 anni e un miliardo di anni dopo il Big Bang, spesso definito “Secolo Buio Cosmico”. Per molto tempo, questa fase è rimasta praticamente invisibile, perché la luce delle prime strutture cosmiche è estremamente debole e fortemente spostata verso l’infrarosso. Grazie alla sensibilità del Jwst, gli astronomi ora possono studiare direttamente le tracce lasciate dalle prime stelle e galassie. I ricercatori si aspettano che future osservazioni individuino altre galassie con eccessi simili di azoto, permettendo di testare ulteriormente l’esistenza di queste stelle gigantesche. Il palazzo minoico di Archanes, dietro l’eleganza, ingegneri geniali Una sola specie a lasciare l’Africa? Secondo la versione più diffusa, la prima migrazione umana fuori dal continente africano, avvenuta circa 1,8 milioni di anni fa, sarebbe stata opera di una sola specie: Homo erectus. Negli ultimi anni, però, questa ricostruzione lineare ha iniziato a mostrare crepe sempre più evidenti. Un nuovo studio pubblicato su PLOS One rilancia il dibattito e propone uno scenario più complesso, in cui più specie umane avrebbero lasciato l’Africa quasi contemporaneamente. Al centro della discussione ci sono i celebri fossili di Dmanisi, in Georgia: cinque crani scoperti tra il 1999 e il 2005 e attribuiti ad alcuni dei più antichi ominini mai rinvenuti fuori dall’Africa. Va ricordato che Dmanisi è uno dei siti paleoantropologici più importanti al mondo: qui sono stati trovati resti di ominini di 1,8 milioni di anni fa, i più antichi mai scoperti fuori dall’Africa. I fossili (cinque crani e numerosi resti scheletrici) mostrano grande variabilità, suggerendo che più forme umane arcaiche potrebbero aver convissuto e migrato insieme, mettendo in discussione un’uscita dall’Africa lineare e attribuita a una sola specie. Il problema è che questi resti, pur provenendo dallo stesso sito e dallo stesso periodo, mostrano differenze morfologiche sorprendenti. Alcuni crani sono più grandi, altri più piccoli; uno in particolare, il cosiddetto Cranio 5, combina una scatola cranica insolitamente ridotta con un volto massiccio e sporgente. Queste discrepanze hanno alimentato due interpretazioni opposte: da un lato chi le spiega come normali variazioni tra individui maschi e femmine della stessa specie; dall’altro chi ritiene che riflettano la presenza di specie diverse che convivevano nello stesso ambiente. Il pericolo dei vulcani silenti, la minaccia che non vediamo Perché studiare i denti Per fare chiarezza, un team guidato da Victor Nery dell’Università di San Paolo ha scelto di guardare oltre i crani, concentrandosi sui denti di tre esemplari di Dmanisi. La scelta non è casuale: le ossa del cranio possono deformarsi o frammentarsi nel tempo, mentre i denti — grazie allo smalto, il tessuto biologico più duro prodotto dal corpo umano — conservano meglio la loro forma originale. Gli studiosi hanno analizzato in particolare la superficie della corona dei denti posteriori confrontandola con un ampio campione di riferimento composto da 122 fossili appartenenti ad Australopithecus e a diverse specie del genere Homo. In totale sono stati esaminati 583 denti, utilizzando metodi statistici avanzati per costruire una sorta di “mappa biologica” delle relazioni tra questi ominini. Il risultato non supporta l’idea di un unico gruppo omogeneo. L’analisi mostra che il Cranio 5 si colloca più vicino agli australopitechi, ominini più primitivi e con tratti ancora marcatamente simili a quelli delle scimmie. Gli altri due esemplari, invece, risultano più affini agli esseri umani del genere Homo. Sulla base di questi dati, gli autori propongono di distinguere due specie: Homo georgicus per il Cranio 5 e Homo caucasi per il gruppo con caratteristiche più “umane”. I voli aerei inquinano più di quanto pensiamo: i calcolatori di anidride carbonica sbagliano Per escludere che le variazioni osservate fossero semplicemente il risultato del dimorfismo sessuale, i ricercatori hanno confrontato i fossili di Dmanisi con quelli delle grandi scimmie attuali. In specie come i gorilla, maschi e femmine possono differire molto in dimensioni, ma condividono una struttura dentale di base simile. Nel caso di Dmanisi, però, le differenze nella dentatura risultano troppo marcate per essere spiegate solo dal sesso degli individui. Se confermata, questa interpretazione suggerisce che la prima espansione umana fuori dall’Africa non sia stata un evento unico e lineare, ma un processo più articolato, con più specie che si muovevano e forse interagivano tra loro. Tuttavia, gli stessi ricercatori invitano alla cautela: saranno necessari nuovi ritrovamenti e ulteriori analisi per raggiungere un consenso definitivo.