Modellate le atmosfere delle nane brune

Le nane brune sono un tipo particolare di oggetti celesti che possiamo considerare una via di mezzo tra un pianeta gigante e una stella. Le nane brune hanno una massa inferiore all'8% di quella del Sole e non sono in grado di innescare la fusione nucleare nel loro nucleo

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Una delle nane brune più vicine al sistema solare mostra dei processi che agitano la sua atmosfera. A scoprirlo un gruppo di ricercatori dell’Università dell’Arizona.

Le nane brune sono un tipo particolare di oggetti celesti che possiamo considerare una via di mezzo tra un pianeta gigante e una stella. Le nane brune hanno una massa inferiore all’8% di quella del Sole e non sono in grado di innescare la fusione nucleare nel loro nucleo, per questo vengono definite anche stelle mancate. La loro massa dozzine di volte la massa del nostro Giove non è quindi sufficiente a farle brillare di luce propria.

Si riscaldano durante la formazione  e si raffreddano emettendo una debole luce e radiazione infrarossa che va attenuandosi rendendone difficile la loro ricerca. Nessun telescopio può vedere chiaramente l’atmosfera di questi oggetti.

“Ci siamo chiesti, le nane brune assomigliano a Giove, con le sue cinture regolari e bande modellate da grandi getti longitudinali paralleli, o saranno dominate da un modello in continua evoluzione di tempeste gigantesche come i vortici trovati sui poli di Giove? “ ha detto il ricercatore dell’UArizona Daniel Apai, professore associato presso il Dipartimento di Astronomia e Steward Observatory e il Lunar and Planetary Laboratory.

Apai è l’autore principale di un nuovo studio pubblicato su The Astrophysical Journal che cerca di rispondere a questa domanda utilizzando una nuova tecnica.



Apai e il suo team hanno scoperto che le nane brune sembrano sorprendentemente simili a Giove. I modelli atmosferici mostrano venti ad alta velocità che corrono paralleli all’equatore formando delle bande. Questi venti rimescolano le atmosfere, ridistribuendo il calore che viene emesso dall’interno caldo delle nane brune. Inoltre, come Giove, i vortici dominano nelle regioni polari.

Alcuni modelli atmosferici hanno predetto questo modello atmosferico, ha detto Apai, compresi i modelli del compianto Adam Showman, un professore dell’UArizona Lunar and Planetary Laboratory e leader nei modelli atmosferici delle nane brune .

“I modelli del vento e la circolazione atmosferica su larga scala hanno spesso effetti profondi sulle atmosfere planetarie, dal clima terrestre all’apparizione di Giove, e ora sappiamo che tali getti atmosferici su larga scala modellano anche le atmosfere delle nane brune”, ha detto Apai. Gli altri coautori del documento sono Luigi Bedin e Domenico Nardiello dell’Osservatorio Astronomico di Padova, Nardiello è affiliato al Laboratoire d’Astrophysique de Marseille in Francia.

“Sapere come i venti soffiano e ridistribuiscono il calore in una delle nane brune più studiate e più vicine ci aiuta a capire i climi, le temperature estreme e l’evoluzione delle nane brune in generale”, ha detto Apai.

Il team di Apai è leader mondiale nella mappatura delle atmosfere delle nane brune e dei pianeti fuori del nostro sistema solare. Per il loro nuovo studio hanno utilizzato un telescopio spaziale e un nuovo metodo.

Il team ha utilizzato il telescopio spaziale Transiting Exoplanet Survey Satellite della NASA, (TESS), per studiare le due nane brune più vicine alla Terra. A soli 6,5 anni luce di distanza, le nane brune sono chiamate Luhman 16 A e B. Sebbene entrambe abbiano all’incirca le stesse dimensioni di Giove, sono più dense e quindi contengono più massa. Luhman 16 A è circa 34 volte più massiccio di Giove, e Luhman 16 B, che è stato l’argomento principale dello studio di Apai, è circa 28 volte più massiccio di Giove e con una temperatura più alta di circa 1500 gradi Fahrenheit.

“Il telescopio spaziale TESS, sebbene progettato per cacciare pianeti extrasolari, ha fornito questo set di dati incredibilmente ricco sulla nana bruna più vicina a noi“, ha detto Apai. “Con algoritmi avanzati sviluppati dai membri del nostro team, siamo stati in grado di ottenere misurazioni molto precise dei cambiamenti di luminosità mentre le due nane brune ruotavano. Le nane brune diventano più luminose ogni volta che regioni atmosferiche più luminose si spostano nell’emisfero visibile e più scure quando queste si spostano fuori dalla visuale”.

Poiché il telescopio spaziale fornisce misurazioni estremamente precise e non viene disturbato dalla luce del giorno, il team ha raccolto molti dati fornendo l’osservazione più dettagliata della circolazione atmosferica di una nana bruna.

“Nessun telescopio è abbastanza grande da fornire immagini dettagliate di pianeti o nane brune”, ha detto Apai. “Ma misurando come la luminosità di questi oggetti rotanti cambia nel tempo, è possibile creare mappe grezze delle loro atmosfere, una tecnica che, in futuro, potrebbe essere utilizzata anche per mappare pianeti simili alla Terra in altri sistemi solari che altrimenti potrebbero essere difficile da vedere.”

I risultati dei ottenuti mostrano che c’è molta somiglianza tra la circolazione atmosferica dei pianeti del sistema solare e la circolazione atmosferica delle nane brune. Di conseguenza, le nane brune possono fungere da analoghi più massicci dei pianeti giganti esistenti al di fuori del nostro sistema solare in studi futuri.

“Il nostro studio fornisce un modello per studi futuri di oggetti simili su come esplorare – e persino mappare – le atmosfere delle nane brune e dei pianeti extrasolari giganti senza la necessità di telescopi abbastanza potenti da risolverli visivamente”, ha detto Apai.

Il team di Apai spera di esplorare ulteriormente le nuvole, i sistemi tempestosi e le zone di circolazione presenti nelle nane brune e nei pianeti extrasolari per approfondire la nostra comprensione delle atmosfere di oggetti al di fuori del sistema solare.

 

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