La Meteorologia delle Nane Brune

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Scoperte, grazie alle osservazioni astronomiche, atmosfere con nuvole e tempeste. Per la prima volta, sono stati osservati fenomeni meteorologici di tipo planetario su oggetti al di fuori del Sistema Solare. Secondo quanto si legge sulla rivista “Astrophysical Journal Letters”, gli astronomi hanno scoperto atmosfere con nuvole e tempeste su varie nane brune, oggetti che hanno una massa molto maggiore di quella dei pianeti giganti, come Giove. “La migliore analogia per quello che abbiamo osservato – dice Adam Burgasser, dell’Università della California a Los Angeles – sono le tempeste di Giove. Ma sospetto che il clima sulle nane brune possa far sembrare la Grande Macchia Rossa, l’enorme tempesta con un diametro di circa due volte il diametro della Terra e con venti fino a 400 chilometri orari, come un piccolo temporale.” Le nane brune sono stelle mancate, perché non posseggono abbastanza massa per sostenere la combustione nucleare dell’idrogeno. Per questo ci si aspetterebbe che divengano più deboli man mano che si raffreddano. Tuttavia, alcune osservazioni hanno mostrato che, durante una fase molto breve, esse sembrano aumentare la loro luminosità, e la spiegazione di ciò risiede nelle nuvole. Le nane brune sono ancora abbastanza calde, spesso con temperature di 2000 Kelvin, sufficienti a trasformare in vapore molte sostanze. Durante il raffreddamento, molti gas condensano in gocce liquide e danno origine a nuvole. Quando la stella si raffredda ulteriormente, i fenomeni meteorologici dell’atmosfera spazzano le nuvole, permettendo alla radiazione infrarossa dell’atmosfera inferiore di propagarsi nello spazio, causando l’insolito aumento di luminosità.

Le nane brune sono stelle mancate

Confutata l’ipotesi che si tratti di pianeti troppo cresciuti.
Alcune nuove osservazioni suggeriscono che le nane brune non siano pianeti troppo cresciuti, come ritenuto da una parte, seppur minoritaria, della comunità degli astronomi. Un gruppo di ricerca internazionale ha presentato al congresso dell’American Astronomical Society le prove che esse non solo si formano come le stelle normali, ma possono anche possedere a loro volta dei pianeti. Le nane brune sono oggetti dotati di masse comprese tra 10 e 70 volte quella di Giove. Nonostante siano gigantesche, se confrontate con i pianeti, esse non sono sufficientemente massicce da innescare nel loro nucleo le reazioni termonucleari che fanno risplendere le stelle normali. I grandi telescopi del Very Large Telescope (VLT), in Cile, hanno permesso di osservare la radiazione infrarossa di un gruppo di nane brune in un ammasso di stelle di formazione recente che si trova a circa 1200 anni luce dalla Terra, nella costellazione di Orione. Si è così scoperto che circa 60 delle 100 stelle osservate possiedono un disco di materiale simile a quello da cui hanno origine i pianeti. Secondo gli autori del lavoro, si tratta di un dato molto consistente a favore dell’ipotesi che le nane brune possiedano un processo di formazione simile a quello di altre stelle.

Quante nane brune nel cielo

Un’immagine infrarossa rivela centinaia di questi oggetti scoperti relativamente da poco tempo.
Un’immagine della regione di formazione stellare nota come S106 ripresa dal telescopio per l’infrarosso Subaru, del National Astronomical Observatory giapponese, ha rivelato l’insospettata presenza di numerosissime nane brune. Le nane brune sono stelle mancate, che hanno una massa inferiore a 0,08 volte quella del nostro Sole e non possono quindi sostenere le reazioni termonucleari che fanno risplendere le altre stelle. In pratica si tratta di vie di mezzo fra le stelle e i pianeti giganti di tipo gioviano. Il fatto che le nane brune si formino in così grande numero è di estremo interesse per gli astronomi, che hanno spesso attribuito a queste stelle, difficili da osservare, una parte della massa mancante a spiegare la dinamica rotazionale delle galassie. S106 è un oggetto che si trova relativamente vicino alla Terra, a una distanza di circa 2000 anni luce. Al centro della regione si trova una stella molto giovane, formatasi solo 100.000 anni fa, che ha una massa pari a 20 volte quella del nostro Sole ed è destinata a esplodere come una supernova entro pochi milioni di anni. Il livello di dettaglio delle immagini di Subaru ha permesso di osservare una strana dinamica nel potente vento solare della stella centrale, che fluisce principalmente in due getti. Secondo gli astronomi, questo sarebbe il risultato della presenza di uno spesso disco di polveri e gas, che «strozza» il flusso sul piano equatoriale della stella.

Brillamenti da una nana bruna

Dall’inaspettata scoperta, nuove conoscenze su questi strani oggetti del cielo.
«Siamo rimasti veramente sbalorditi. Al massimo ci si attendeva di vedere qualche fotone ogni tanto; invece non si è rilevato nulla per nove ore e, infine, un forte, inaspettato brillamento di radiazione X: è stato come sentire un gatto che ruggisce.» Con queste parole è stata commentata da Lars Bildsten, docente di fisica presso l’Università della California a Santa Barbara, l’eccezionale evento di emissione di flare da parte di una nana bruna. La scoperta resa possibile dall’occhio elettronico del telescopio spaziale Chandra, avrà importanti conseguenze per la comprensione dell’origine e dell’attività esplosiva del campo magnetico di stelle di massa estremamente bassa. La nana bruna in questione è quella classificata con la sigla LP 944-20, presente nel cielo dell’emisfero sud nella costellazione della Fornace e distante solo 16 anni luce dalla Terra e con una massa stimata pari al sei per cento della massa del Sole. È proprio la massa limitata la caratteristica che fa delle nane brune delle stelle mancate (il limite è il sette per cento), poiché al loro interno la pressione gravitazionale non raggiunge valori abbastanza elevati da avviare il processo di fusione dell’idrogeno in elio, la reazione nucleare fondamentale che permette alle stelle di emettere radiazione elettromagnetica. Inoltre, recenti studi hanno portato a rivedere le precedenti stime dell’abbondanza di questi oggetti. «Più massicce dei pianeti, meno delle stelle, per molto tempo si è ritenuto che le nane brune fossero rare» – spiega Gibor Basri dell’Università della California a Berkeley – “Nuove osservazioni del cielo hanno indotto alla conclusione che possano essere comuni quanto le stelle. Quest’ultima osservazione sui brillamenti X induce a pensare che tali fenomeni possano avere origine nella materia calda e altamente magnetizzata presente al di sotto della superficie; tale materia può arrivare a riscaldare l’atmosfera al punto da creare correnti che, in opportune condizioni, danno luogo a questo tipo di fenomeni rari”.

Nane brune ultrafredde

L’universo potrebbe essere popolato da molti corpi celesti con proprietà intermedie tra pianeti e stelle Lo Sloan Digital Sky Survey ha scoperto due nuove nane brune, stelle troppo piccole per poter sostenere al loro interno i processi nucleari che avvengono nelle stelle «normali». Queste due nuove «inquiline» ultrafredde dell’universo conosciuto rappresentano, poi, un caso del tutto particolare, per due ragioni: in primo luogo perché il loro spettro segnala la presenza di metano, e poi perché non hanno una stella compagna. Normalmente il metano non è presente alle altissime temperature delle stelle, né nelle altre nane brune conosciute, che sono risultate leggermente più calde di queste due, ma è invece abbondante nell’atmosfera di pianeti come Giove. Finora, tra l’altro, l’unica nana bruna che presentasse indizi di metano era stata trovata in orbita intorno a un’altra stella. Annunciando la scoperta all’American Astronomical Society, a Chicago, Xiaohui Fan – un astronomo della Princeton University – ha commentato: «Si tratta di oggetti piuttosto interessanti, perché hanno proprietà intermedie tra le stelle e i pianeti. Sono troppo piccole per essere chiamate stelle, ma probabilmente sono più grandi dei pianeti. E, diversamente da questi, non ruotano intorno a un sole, ma sono liberi di muoversi nello spazio interstellare.» Con una massa compresa approssimativamente tra 10 e 70 volte quella di Giove, queste nane brune potrebbero aiutare gli astronomi a comprendere i processi di formazione e di differenziazione delle stelle e dei pianeti. «Questi corpi celesti sono molto freddi e la loro luce è fioca» ha aggiunto Fan. «Ma sono molto importanti per l’astronomia, perché riempiono uno spazio vuoto tra le stelle e i pianeti. Sono, in qualche modo, oggetti di transizione.» Secondo David Golimowski, della Johns Hopkins University, aver scoperto due nane brune contenenti metano è particolarmente significativo, perché prova che questi oggetti dovrebbero essere piuttosto numerosi. A suo parere, potrebbero esserci – nella Via Lattea – tante nane brune ultrafredde quante sono le stelle vere e proprie.

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