Il telescopio Webb della NASA scopre un nano bruno record di piccole dimensioni
Il Telescopio Spaziale James Webb scopre un piccolo nano bruno record
Il Telescopio Spaziale James Webb della NASA ha fatto una scoperta sorprendente: un nano bruno di dimensioni record, con una massa di soli tre o quattro volte quella di Giove. Questo ritrovamento mette in discussione la comprensione attuale della formazione stellare e ha implicazioni per lo studio degli esopianeti e la classificazione di tali corpi celesti.
• Il Telescopio Spaziale James Webb scopre un piccolo nano bruno record
• Quali sono le stelle più piccole?
• Spiegare come si possa formare un nano bruno così piccolo
• Nano bruno o pianeta vagabondo?
I nani bruni sono oggetti che si trovano sulla linea di confine tra stelle e pianeti. Si formano come le stelle, diventando abbastanza densi da collassare sotto la propria gravità, ma non diventano mai abbastanza densi e caldi da iniziare la fusione dell’idrogeno e trasformarsi in una stella. Ai limiti inferiori della scala, alcuni nani bruni sono paragonabili ai pianeti giganti, con una massa di solo poche volte quella di Giove.
Quali sono le stelle più piccole?
Gli astronomi stanno cercando di determinare l’oggetto più piccolo che può formarsi in modo simile a una stella. Un team che utilizza il Telescopio Spaziale James Webb ha identificato il nuovo detentore del record: un nano bruno minuscolo e libero, con solo tre o quattro volte la massa di Giove.
“Una domanda fondamentale che troverete in ogni libro di astronomia è: quali sono le stelle più piccole? È ciò che stiamo cercando di rispondere”, ha spiegato l’autore principale Kevin Luhman della Pennsylvania State University.
Per localizzare questo nuovo nano bruno, Luhman e la sua collega, Catarina Alves de Oliveira, hanno scelto di studiare l’ammasso stellare IC 348, situato a circa 1.000 anni luce di distanza nella regione di formazione stellare di Perseo. Questo ammasso è giovane, con solo circa 5 milioni di anni. Di conseguenza, eventuali nani bruni sarebbero ancora relativamente luminosi nella luce infrarossa, brillando dal calore della loro formazione.
Il team ha prima fotografato il centro dell’ammasso utilizzando la NIRCam (Near-Infrared Camera) di Webb per identificare i candidati nani bruni dalla loro luminosità e colori. Hanno poi seguito i bersagli più promettenti utilizzando l’array di microshutter NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) di Webb.
La sensibilità infrarossa di Webb è stata fondamentale, consentendo al team di rilevare oggetti più deboli rispetto ai telescopi terrestri. Inoltre, la visione nitida di Webb ha permesso loro di determinare quali oggetti rossi fossero nani bruni puntiformi e quali fossero galassie di sfondo sfocate.
Questo processo di selezione ha portato a tre bersagli intriganti con masse da tre a otto masse di Giove, con temperature superficiali comprese tra 830 e 1.500 gradi Celsius. Il più piccolo di questi pesa solo tre o quattro volte Giove, secondo i modelli al computer.
Spiegare come si possa formare un nano bruno così piccolo
Spiegare come un nano bruno così piccolo possa formarsi è teoricamente impegnativo. Una nuvola di gas pesante e densa ha abbastanza gravità per collassare e formare una stella. Tuttavia, a causa della sua gravità più debole, dovrebbe essere più difficile per una piccola nuvola collassare per formare un nano bruno, e questo è particolarmente vero per i nani bruni con le masse dei pianeti giganti.
“È abbastanza facile per i modelli attuali creare pianeti giganti in un disco intorno a una stella”, ha detto Catarina Alves de Oliveira dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), investigatore principale del programma di osservazione. “Ma in questo ammasso, sarebbe improbabile che questo oggetto si sia formato in un disco, invece di formarsi come una stella, e tre masse di Giove sono 300 volte più piccole del nostro Sole. Quindi dobbiamo chiederci, come funziona il processo di formazione stellare a masse così, così piccole?”
Oltre a fornire indizi sul processo di formazione stellare, i nani bruni minuscoli possono anche aiutare gli astronomi a comprendere meglio gli esopianeti. I nani bruni meno massicci si sovrappongono ai più grandi esopianeti; quindi, ci si aspetterebbe che abbiano alcune proprietà simili. Tuttavia, un nano bruno libero è più facile da studiare rispetto a un esopianeta gigante, poiché quest’ultimo è nascosto nel bagliore della sua stella ospite.
Due dei nani bruni identificati in questo sondaggio mostrano la firma spettrale di un idrocarburo non identificato, o molecola contenente sia atomi di idrogeno che di carbonio. La stessa firma infrarossa è stata rilevata dalla missione Cassini della NASA nelle atmosfere di Saturno e della sua luna Titano. È stata anche vista nel mezzo interstellare, o gas tra le stelle.
“Questa è la prima volta che rileviamo questa molecola nell’atmosfera di un oggetto al di fuori del nostro sistema solare”, ha spiegato Alves de Oliveira. “I modelli per le atmosfere dei nani bruni non prevedono la sua esistenza. Stiamo guardando oggetti con età più giovani e masse più basse di quanto abbiamo mai fatto prima, e stiamo vedendo qualcosa di nuovo e inaspettato.”
Nano bruno o pianeta vagabondo?
Poiché gli oggetti rientrano nell’intervallo di massa dei pianeti giganti, ci si chiede se siano effettivamente nani bruni o se siano veramente pianeti vagabondi espulsi dai sistemi planetari. Mentre il team non può escludere quest’ultima ipotesi, sostengono che è molto più probabile che siano un nano bruno piuttosto che un pianeta espulso.
Un pianeta gigante espulso è improbabile per due motivi. Primo, tali pianeti sono poco comuni in generale rispetto ai pianeti con masse più piccole. Secondo, la maggior parte delle stelle sono stelle di piccola massa, e i pianeti giganti sono particolarmente rari tra quelle stelle. Di conseguenza, è improbabile che la maggior parte delle stelle in IC 348 (che sono stelle di piccola massa) siano in grado di produrre tali pianeti massicci. Inoltre, poiché l’ammasso ha solo 5 milioni di anni, probabilmente non c’è stato abbastanza tempo affinché i pianeti giganti si formino e poi vengano espulsi dai loro sistemi.
La scoperta di più oggetti di questo tipo aiuterà a chiarire il loro status. Le teorie suggeriscono che i pianeti vagabondi siano più probabili da trovare nella periferia di un ammasso stellare, quindi espandere l’area di ricerca potrebbe identificarli se esistono all’interno di IC 348.
Il lavoro futuro potrebbe includere anche indagini più lunghe in grado di rilevare oggetti più deboli e più piccoli. L’indagine breve condotta dal team era attesa di rilevare oggetti grandi almeno il doppio della massa di Giove. Indagini più lunghe potrebbero facilmente raggiungere una massa di Giove.
Queste osservazioni sono state effettuate come parte del programma di osservazione garantito 1229. I risultati sono stati pubblicati nel Journal Astronomico.
Il Telescopio Spaziale James Webb è l’osservatorio spaziale di scienza più importante al mondo. Webb sta risolvendo misteri nel nostro sistema solare, guardando oltre a mondi lontani attorno ad altre stelle e sondando le misteriose strutture e origini del nostro universo e il nostro posto in esso. Webb è un programma internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner, ESA (Agenzia Spaziale Europea) e l’Agenzia Spaziale Canadese.