NANE BRUNE: STRANE STELLE O PIANETI SOLITARI?

Le nane brune sono spesso descritte come stelle mancate. Tuttavia, questa definizione travisa la vera natura di questi oggetti insoliti. Possono vivere nel confine non ben delineato tra pianeti e stelle, ma è proprio quest’ambiguità che li rende così intriganti per gli scienziati. James Webb Space Telescope della NASA studierà le nane brune per misurare le loro proprietà e sondare le loro origini.

Gli astronomi sperano che le poderose capacità nell’infrarosso del nuovo Telescopio Spaziale James Webb della NASA risolverà un enigma fondamentale: come osservare e classificare questa tipologia di oggetti? Le nane brune, richiedono una distinzione più chiara e netta tra i pianeti e le stelle, mettendo in discussione la consolidata comprensione di quei corpi e delle teorie sulla loro formazione.

Diversi gruppi di ricerca useranno James Webb per esplorare la misteriosa natura delle nane brune, cercando indizi sia nella formazione stellare, che nelle atmosfere degli esopianeti, nel nebuloso territorio nel quale si trova questa categoria di oggetti.
Uno studio effettuato con Hubble, Spitzer e ALMA, ha dimostrato che le nane brune possono avere fino a 70 volte la massa di pianeti come Giove, ma allo stesso tempo non possederne abbastanza per innescare le reazioni di fusione nucleare, e dare vita ad una stella.

Sebbene le nane brune siano state teorizzate negli anni ’60 e poi confermate nel 1995, non esiste allo stato attuale una spiegazione accettata su come si formino: come una stella, in seguito alla contrazione dei gas, o come un pianeta, per via dell’accrescimento dl materiale raccolto in un disco proto planetario? Alcuni di questi oggetti vanno a braccetto con una stella, mentre altri vagano solitari, nell’immensità cosmica.

Presso l’Université de Montréal, Étienne Artigau guida una squadra che utilizzerà James Webb per studiare una specifica nana bruna, denominata SIMP0136. Si tratta di un oggetto giovane, piccolo ed isolato, una delle più vicine al nostro Sole, il che la rende affascinante da studiare. Ha molte caratteristiche di un pianeta, e non possiede la luce accecante di una stella, ma la cosa più importante è che Artigau e i suoi colleghi hanno trovato prove che suggeriscono la presenza di un’atmosfera. Ecco perché useranno James Webb: per saperne di più sugli elementi chimici che compongono quelle nubi.

“Misurazioni spettroscopiche molto accurate sono difficili da ottenere da terra nell’infrarosso a causa dell’assorbimento nella nostra stessa atmosfera, da qui la necessità di un’osservazione negli infrarossi dallo spazio. Inoltre, Webb ci consentirà di analizzare caratteristiche importanti come l’assorbimento nelle righe dello spettro dell’acqua, inaccessibili da terra a questo livello di precisione “, spiega Artigau.

Queste osservazioni potrebbero gettare le basi per la futura esplorazione dei pianeti extrasolari con James Webb, alla ricerca di mondi che potrebbero sostenere la vita. Gli strumenti a infrarossi del nuovo Telescopio Spaziale saranno in grado di rilevare i tipi di molecole nelle atmosfere degli esopianeti, osservando quali elementi assorbono la luce mentre il pianeta passa davanti alla sua stella, una tecnica scientifica nota come spettroscopia di transito.

“La nana bruna SIMP0136 ha la stessa temperatura di vari pianeti che saranno osservati nella spettroscopia di transito con James Webb e si sa che le nuvole influenzano questo tipo di misurazione; le nostre osservazioni ci aiuteranno a capire meglio le atmosfere delle nane brune e le atmosfere dei pianeti in generale “, dice Artigau.

La ricerca di nane brune di piccola massa e isolate è stato uno dei primi obiettivi scientifici proposti per il telescopio James Webb negli anni ’90, afferma l’astronomo Aleks Scholz dell’Università di St. Andrews. Le nane brune hanno una massa più piccola delle stelle e non “brillano”, ma emettono semplicemente il debole bagliore della loro nascita, e quindi sono più visibili nella luce infrarossa, motivo per cui Webb sarà uno strumento prezioso in questa ricerca.
Scholz, che è anche a capo dei progetti Substellar Objects in Near Young Clusters (SONYC), userà l’imager a raggi infrarossi e lo spettrografo (NIRISS) di Webb per studiare NGC 1333 nella costellazione del Perseo. Trattasi di un vivaio stellare che ospita un insolitamente alto numero di nane brune, alcune delle quali non molto più pesanti di Giove, in termini di massa.

“In oltre un decennio di ricerche, il nostro team ha scoperto che è molto difficile individuare le nane brune che sono più piccole di cinque masse gioviane – il limite in cui la formazione di stelle e pianeti si sovrappone.” Questo è un lavoro per il telescopio James Webb, “È stata una lunga attesa per il nuovo Telescopio Spaziale, ma siamo davvero entusiasti di avere l’opportunità di esplorare nuovi territori e potenzialmente scoprire un tipo completamente nuovo di pianeti, isolati, vaganti per la Galassia come stelle” dice Scholz.

Si tratta insomma di due progetti importantissimi, i quali finalmente troveranno piena applicazione, con l’arrivo del nuovo Telescopio Spaziale, previsto per l’autunno di quest’anno.

Il James Webb Space Telescope, il complemento scientifico dell’Hubble Space Telescope della NASA, sarà il principale osservatorio spaziale del prossimo decennio. Webb è un progetto internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner, ESA (European Space Agency) e CSA (Canadian Space Agency).

Credits: NASA, ESA, James Webb Space Telescope.

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