31/07/15

Pianeta? No, stella… o, probabilmente, nessuno dei due *

A prima vista, i due lavori che cerco di riassumere brevemente sembrano dire tutto e il contrario di tutto. In altre parole, uno sembra smentire l’altro, ma, in fondo in fondo, potremmo trovarci veramente davanti a una categoria di oggetti del tutto particolare.

Osservando una nana bruna a 20 anni luce da noi, utilizzando sia telescopi ottici che radio, un gruppo di ricercatori ha scoperto una caratteristica che la classificherebbe tra i pianeti: luminose aurore vicine ai poli magnetici.

In altre parole, essa si comporta come un gigantesco pianeta, da un punto di vista atmosferico e magnetico. Le sue regioni polari presentano aurore centinaia di migliaia di volte più brillanti di quelle osservate nel Sistema Solare.

Visione artistica della nana bruna con le sue incredibili aurore polari. Chuck Carter e Gregg Hallinan/Caltech
Visione artistica della nana bruna con le sue incredibili aurore polari. Chuck Carter e Gregg Hallinan/Caltech

Fin dall’inizio degli anni 2000 ci si era accorti che le nane brune emettevano onde radio. Si era pensato subito che esse usassero il tipico sistema “stellare”, attraverso un’atmosfera caldissima (corona), riscaldata dall’attività magnetica vicina alla superficie. Tuttavia, le nane brune non generano “flare” importanti (come, invece, fanno le nane rosse) e nemmeno emissioni di particelle cariche come le stelle realmente attive. Ne conseguiva non poco stupore nell’aver rilevato emissioni radio.

Nel 2006 si è osservato che le nane brune presentavano pulsazioni nelle frequenze radio. Un fenomeno che è riscontrato normalmente nei pianeti del Sistema Solare e che è legato alla presenza delle aurore. Legare la presenza di aurore con i segnali radio è stato subito considerato un qualcosa da studiare con maggiori dettagli.

Ricordiamo che le aurore nascono quando le particelle cariche, trasportate, ad esempio, dal vento stellare, cercano di entrare nella magnetosfera di un pianeta. Una volta al suo interno, vengono accelerate lungo le linee del campo magnetico verso i poli planetari, dove collidono con gli atomi del gas atmosferico, producendogli splendidi drappi colorati.

I ricercatori hanno individuato un oggetto adatto allo scopo nella nana bruna LSRJ 1835+3259. Le osservazioni sono state eseguite con il VLA (Very Large Array) per la parte radio e con i telescopi Hale (Palomar) e Keck per la parte ottica.

Il VLA ha perfettamente rilevato la pulsazione legata alla rotazione della nana bruna. Essendo molto rapida (poco meno di tre ore) se ne sono coperte ben tre nel giro di una notte. Nel seguente video si nota molto bene la pulsazione osservata.

Il telescopio Hale ha osservato otticamente la variazione luminosa che è apparsa perfettamente in accordo con la pulsazione radio. Infine, il Keck ha misurato, con grande precisione, la variazione della luminosità nel tempo. Cosa questa non semplice a causa della estrema debolezza dell’oggetto, migliaia di volte meno luminosa del Sole. Il risultato era univoco: la nana bruna generava aurore polari di intensità straordinaria.

La conclusione è che le nane brune si comportano esattamente come i pianeti per quanto riguarda il loro campo magnetico e le sue interazioni con l’atmosfera. L’unica differenza sta nella sorgente delle particelle cariche. La nana bruna non ha una stella per compagna e le particelle potrebbero provenire da un pianeta “normale” che le orbiti attorno, penetrando nel suo campo magnetico. Si spera di confermare questa ipotesi attraverso nuovi studi sempre più accurati.

Questo fatto è estremamente importante anche per la conoscenza delle atmosfere degli esopianeti in genere, dato che le nane brune non sono disturbate dalla luce di una stella vicina, attorno a cui orbitano, che le supera di milioni di volte in luminosità. Studiare un pianeta a luce spenta è un grande vantaggio!

Un’interessantissima ricerca che sembrerebbe dare l’etichetta di pianeta alle nane brune. Ma, è veramente una condizione sufficiente? Non è detto che la somiglianza con i pianeti continui anche per altre caratteristiche “esistenziali”. Una delle più fondamentali è sicuramente quella legata alle loro origini. I pianeti nascono dal disco proto planetario di una stella, mentre le stelle nascono da una nube collassante che produce successivamente il disco.

Un gruppo di astronomi ha allora studiato con grande attenzione un gruppo d nane brune in formazione, a 450 anni luce da noi, proprio per vedere se erano agglomerati legati a un disco o se erano vere e proprie nubi collassanti, anche se di piccole dimensioni. Nel secondo caso avrebbero dovuto mostrare, ad esempio, i getti tipici delle giovani stelle in formazione, perpendicolari al disco che comincia a crearsi attorno a loro. O, quantomeno, la presenza di getti avrebbe confermato la formazione di tipo stellare. Bene, per quattro di loro i getti si sono visti perfettamente!

Visione artistica di una giovanissima nana bruna in via di formazione. Si nota già bene il suo disco e la materia “sparata” dai due poli. Fonte: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF
Visione artistica di una giovanissima nana bruna in via di formazione. Si nota già bene il suo disco e la materia “sparata” dai due poli. Fonte: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

E’ ovviamente la prima volta che si notano queste caratteristiche “giovanili” nelle nane brune e il risultato sembra confermare una nascita del tutto simile a quello delle sorelle maggiori. Nessun pianeta ha mai mostrato questi “urli” di materia.

Che cosa concludere, allora? Mi sentirei di dire che le nane brune devono essere considerate una categoria di oggetti celesti del tutto particolari. In modo molto semplicistico si può continuare a dire che sono stelle la cui massa non è sufficiente a innescare la fusione dell’idrogeno nel nucleo. Tuttavia, il comportamento planetario delle loro atmosfere e del campo magnetico, contrapposto all’origine di tipo stellare, fanno pensare che la mancanza di massa dia luogo a processi ancora tutti da studiare e da comprendere.

Ancora una volta, piccolo può essere molto bello!

Articolo originale della prima ricerca QUI. Il secondo articolo non è ancora ufficialmente uscito.

8 commenti

  1. Mario Fiori

    Che scoperta bellissima Enzo. Mini mini Soli o Super Mega Giovi? Io opterei per...categoria a se, così è ancora più vario l'Universo.

  2. Michael

    Nuova dimostrazione del fatto che le categorie servono solo a noi, per poter dare un nome alle cose.
    In natura le "vie di mezzo" sono la normalità.

  3. Diego

    Ottimo Enzo grande articolo e ottimo approccio, in fundis deduzione da vero scienziato una ciliegina su una torta davvero ghiotta. :-P

  4. Daniela

    Mi sorge spontanea una curiosità, Prof., a proposito dell'osservazione delle nane brune in formazione: come possiamo essere sicuri che quelli che oggi sono embrioni di stelle, ancora immersi nella nube collassante, al termine del processo saranno nane brune?
    Ci si basa su criteri osservativi o statistici?

  5. cara Dany,
    l'unico modo penso sia stabilirne la massa collassante e essere sicuri che sia inferiore a quella necessaria. In realtà, non spiegano la strategia operativa, ma penso che non vi si altro metodo. Siamo in una fase di pre sequenza e non dovrebbe essere difficile stabilire la massa in base alla temperatura e alla luminosità...

  6. marco

    ...classe L, T, Y...
    nessuno ha mai ipotizzato una super abbondanza di questi oggetti negli aloni galattici? potrebbe essercene a sufficienza per ridimensionare la materia oscura?

  7. sarebbe bello Marco... :-P ma temo che saremmo comunque troppo lontani. In fondo, sono molto piccole e poi perché ce ne dovrebbero essere così tante proprio nell'alone? Sarebbero una sopra l'altra o giù di lì e arriverebbero quasi fino alla galassia di Andromeda... Dovrebbero addirittura bloccare la luce che arriva verso di noi... :roll:

  8. marco

    mah pensavo a un grafico con in ascissa la dimensione degli oggetti ed in ordinata il numero, la quantità.. è naturale pensare ad un ramo di iperbole.. poi pensavo ad una analogia tra sistemi stellari e galassie.. pensavo a qualche meccanismo che possa sparare verso l'esterno gli oggetti più piccoli dopo aver letto un articolo su media inaf secondo cui un terzo delle stelle è "fuori orbita" nella via lattea..
    insomma la mente viaggia ma le conoscenze di meccanica celeste zoppicano…

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