Gli astronomi sono sempre più convinti che l’universo primordiale potrebbe essere stato popolato da un tipo di stella diverso da quelli che vediamo oggi: le stelle oscure, massicci oggetti celesti alimentati non dalla fusione nucleare, ma dall’annientamento della materia oscura. Recenti osservazioni del James Webb Space Telescope (JWST) offrono prove allettanti, anche se non ancora conclusive, di queste strutture teoriche, risolvendo potenzialmente diversi enigmi cosmologici di vecchia data.
L’ascesa delle stelle della materia oscura
Le stelle normali si accendono quando la gravità comprime il gas finché non inizia la fusione nucleare nel nucleo. Le stelle oscure, tuttavia, potrebbero essersi formate nelle condizioni dense dell’universo primordiale, dove la materia oscura era più concentrata. Se all’interno di una nube in collasso si fosse accumulata abbastanza materia oscura, le particelle si sarebbero scontrate e si sarebbero annientate a vicenda, rilasciando energia che avrebbe impedito un ulteriore collasso e avrebbe alimentato la stella.
Questo processo non è solo ipotetico; i ricercatori, guidati da Katherine Freese dell’Università del Texas ad Austin, hanno modellato il ciclo di vita di queste stelle, compreso il loro destino finale. A differenza delle stelle convenzionali che bruciano combustibile e collassano in buchi neri dopo aver esaurito le reazioni nucleari, le stelle oscure possono teoricamente sostenersi indefinitamente finché la materia oscura continua ad accumularsi e annichilarsi.
Il problema del buco nero supermassiccio
L’esistenza di stelle oscure aiuterebbe a spiegare la presenza di buchi neri supermassicci nell’universo primordiale. Questi oggetti massicci sono apparsi troppo rapidamente dopo il Big Bang per essersi formati esclusivamente dal collasso di stelle più piccole. Le stelle oscure, tuttavia, avrebbero potuto raggiungere dimensioni immense – tra 1.000 e 10 milioni di volte la massa del nostro Sole – prima di collassare nei buchi neri supermassicci osservati dagli astronomi.
Come spiega Freese, “Se inizi con semi più grandi, questo fa davvero la differenza”. Senza precursori così massicci, la rapida formazione di questi buchi neri rimane un mistero.
Osservazioni JWST e oggetti imprevisti
Il JWST ha anche rilevato due tipi insoliti di oggetti distanti: “piccoli punti rossi” e “mostri blu”. Come i buchi neri supermassicci, la loro esistenza in tempi cosmici così primordiali è difficile da spiegare attraverso i meccanismi di formazione convenzionali. Il team di Freese suggerisce che queste potrebbero effettivamente essere singole stelle oscure estremamente massicce.
Fondamentalmente, le stelle oscure lascerebbero un’impronta unica nel loro spettro luminoso – una lunghezza d’onda specifica assorbita a causa dell’energia rilasciata dall’annichilazione della materia oscura. Le prime osservazioni del JWST hanno suggerito questa firma in diversi oggetti distanti, ma i dati non sono attualmente conclusivi.
Il percorso da seguire
Al momento, le prove dell’esistenza delle stelle oscure sono circostanziali. Sebbene le osservazioni del JWST siano promettenti, sono necessari ulteriori dati ad alta risoluzione per confermarne l’esistenza. Se confermate, queste strutture non solo risolverebbero i misteri cosmologici, ma fornirebbero anche una nuova finestra sulla natura della materia oscura stessa.
Nello specifico, la massa con cui le stelle oscure collassano nei buchi neri dipenderebbe dalle proprietà delle particelle di materia oscura che ne determinano l’annichilazione. Ciò potrebbe consentire agli scienziati di misurare o limitare la massa della materia oscura, uno dei problemi irrisolti più significativi della fisica.
Come dice Dan Hooper dell’Università del Wisconsin-Madison, “Questa non è una pistola fumante profonda e inequivocabile, ma è una cosa davvero ben motivata che stanno cercando.” La ricerca di stelle oscure è rara, ma la scoperta sarebbe straordinaria.
