Il Telescopio Spaziale James Webb (JWST) ha rivelato condizioni atmosferiche estreme in due nane brune, parte di un sistema binario denominato WISE 1049AB, scoperto nel 2013 dal Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) della NASA. Queste nane brune, le più vicine al nostro Sole a soli 6,5 anni luce di distanza, rappresentano un obiettivo ideale per l’osservazione attraverso gli strumenti infrarossi del JWST.
Le nane brune sono oggetti celesti che non raggiungono la massa necessaria per innescare la fusione nucleare dell’idrogeno in elio nei loro nuclei, posizionandosi in una categoria intermedia tra i pianeti giganti gassosi e le stelle di massa minore, le M-dwarf. Nonostante la loro formazione sia simile a quella delle stelle, attraverso il collasso gravitazionale di una nube di gas molecolare, non raggiungono la massa necessaria per essere classificate come stelle a pieno titolo.
Le osservazioni precedenti delle atmosfere delle nane brune erano limitate a immagini medie nel tempo, non permettendo di osservare variazioni atmosferiche dinamiche. Tuttavia, grazie alla rapidità di rotazione di questi oggetti – WISE 1049A ruota su se stesso ogni 7 ore e WISE 1049B ogni 5 ore – il JWST è in grado di rilevare cambiamenti atmosferici nel tempo.
Un team guidato da Beth Biller dell’Università di Edimburgo ha monitorato WISE 1049AB per 8 ore con lo strumento Mid-Infrared Instrument (MIRI) del JWST, seguito da ulteriori 7 ore con lo Near-Infrared Spectrometer (NIRSpec). L’analisi ha rivelato che entrambe le nane brune sono avvolte da nubi tumultuose, probabilmente costituite da granuli di silicato, con temperature che variano tra 875°C e 1.026°C. Queste condizioni indicano la presenza di “sabbia calda” trasportata dai venti delle nane brune. Sono state inoltre identificate le firme di assorbimento di monossido di carbonio, metano e vapore acqueo.
Le curve di luce, che rappresentano la variazione di luminosità nel tempo, mostrano una notevole variabilità, interpretata come condizioni di tempesta con nubi a diverse altitudini e aperture tra queste che permettono di osservare strati atmosferici più profondi. Le curve di luce hanno evidenziato picchi specifici nelle lunghezze d’onda del monossido di carbonio a 2,3 micron e 4,2 micron, del metano a 3,3 micron e dei granuli di silicato intorno agli 8,3 micron a 8,5 micron.
Questi picchi suggeriscono l’esistenza di tre strati atmosferici distinti in cui si verifica un significativo cambiamento della pressione atmosferica: uno strato profondo, uno a media altitudine e uno alto. Queste scoperte dimostrano la capacità del JWST di sondare, per la prima volta, il profilo verticale dell’atmosfera di una nana bruna, aprendo nuove prospettive per la comprensione delle atmosfere di nane brune e di giovani esopianeti giganti.
Le ricerche, pubblicate sulle Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, segnano un punto di svolta nella nostra capacità di studiare mondi lontani dal nostro, con implicazioni che potrebbero estendersi fino alla rilevazione delle condizioni atmosferiche su pianeti abitabili orbitanti altre stelle.