Una stella nana bruna è un membro di una categoria unica di oggetti celesti situati in una posizione ambigua tra stelle e pianeti.
Il processo di formazione di una nana bruna inizia come quello delle stelle, con un aumento della densità che porta al collasso sotto l’effetto della propria gravità. Tuttavia, a differenza delle stelle, non raggiungono mai la densità e la temperatura necessarie per avviare la fusione dell’idrogeno e trasformarsi in stelle luminose.
Questi astri occupano una posizione interessante sulla scala degli oggetti celesti, poiché alcuni di essi, all’estremità inferiore della scala, possono essere paragonati a giganti gassosi come Giove, con una massa che pesa solo poche volte quella del nostro pianeta.
Gli astri più piccoli
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 della NASA ha identificato il nuovo detentore del record: una piccola nana bruna fluttuante con solo tre o quattro volte la massa di Giove.
Kevin Luhman è l’autore principale dello studio, attivo presso l’Università della Pennsylvania. L’esperto ha spiegato tramite alcune dichiarazioni riportate dal sito ufficiale della Nasa: “Una domanda fondamentale che troverete in ogni libro di testo di astronomia è: quali sono le stelle più piccole? Questo è ciò a cui stiamo cercando di rispondere”.
La foto della Nasa
Il team ha prima fotografato il centro dell’ammasso utilizzando la NIRCam (Near-Infrared Camera) di Webb per identificare le nane brune candidate dalla loro luminosità e colori. Hanno seguito gli obiettivi più promettenti utilizzando il NIRSpec (spettrografo del vicino infrarosso) array di microotturatori di Webb.
La sensibilità agli infrarossi di Webb è stata cruciale, poiché ha consentito al team di rilevare oggetti più deboli rispetto ai telescopi terrestri. Inoltre, la vista acuta di Webb ha permesso loro di determinare quali oggetti rossi fossero nane brune puntiformi e quali fossero galassie con sfondo informe. L’immagine è disponibile come immagine in evidenza dell’articolo.
Questo processo di vagliatura ha portato a tre obiettivi intriganti che pesano da tre a otto masse di Giove, con temperature superficiali che vanno da 830 a 1.500 gradi Celsius. Il più piccolo di questi pesa solo tre o quattro volte Giove, secondo i modelli computerizzati.
Spiegare come potrebbe formarsi una nana bruna così piccola è teoricamente impegnativo. Una nube 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 una nana bruna, e questo è particolarmente vero per le nane brune con le masse di pianeti giganti.
Il processo di formazione stellare
“È abbastanza facile per i modelli attuali creare pianeti giganti in un disco attorno a una stella”, ha affermato Catarina Alves de Oliveira dell’ESA (Agenzia spaziale europea), ricercatrice principale del programma di osservazione. “Ma in questo ammasso sarebbe improbabile che questo oggetto si formasse in un disco, formandosi invece come una stella con tre masse di Giove che sia 300 volte più piccola del nostro Sole. Quindi dobbiamo chiederci: come funziona il processo di formazione stellare con masse così, molto piccole?”
Una maggior comprensione degli esopianeti
Oltre a fornire indizi sul processo di formazione stellare, le piccole nane brune possono anche aiutare gli astronomi a comprendere meglio gli esopianeti. Le nane brune meno massicce si sovrappongono agli esopianeti più grandi; pertanto, ci si aspetterebbe che abbiano alcune proprietà simili. Tuttavia, una nana bruna fluttuante è più facile da studiare di un esopianeta gigante poiché quest’ultimo è nascosto nel bagliore della sua stella ospite.
Due delle nane brune identificate in questa indagine mostrano la firma spettrale di un idrocarburo non identificato, o di una 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 stato osservato anche nel mezzo interstellare, o nel gas tra le stelle.
