Nane brune. Stelle invisibili nel cielo, alcune molto antiche e altre vicine a noi

Le tante stelle invisibili nel cielo ...

Grazie ai dati ottenuti dal Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE), il telescopio spaziale ad infrarossi lanciato dalla NASA nel 2009,  gli astronomi sono riusciti ad individuare due nane brune vecchie di 10 miliardi di anni mentre vagano nello spazio ad una velocità di circa 150 km/sec

Nel cerchietto una delle prime nane brune osservata grazie al telescopio WISE nel 2010
Credit: berkeley.edu

L'importanza dell'osservazione deriva dalla oggettiva difficoltà di osservare stelle che non emettono luce; non a caso le nane brune sono dette anche "stelle fallite" in quanto troppo piccole per "accendersi" attivando le reazioni di fusione nucleare ma troppo grandi per essere considerate pianeti (il nostro Giove è stato anche definito una "nana bruna fallita").

Rimando al sito su wikipedia come punto di partenza per capire cosa sono e perché si formano le stelle dette nane brune (QUI).

Una ricostruzione di come apparirebbe il nostro vicinato se osservato da una distanza di 30 anni luce. I cerchi blu sono le nane brune note, i cerchi rossi identificano le nane brune scoperte grazie al WISE. (Image: NASA/JPL-Caltech/berkeley.edu)

Le stelle identificate, note come WISE 0013+0634 e WISE 0833+0052, sono sia piccole (massa pari al 7% di quella solare) che freddine per essere delle stelle. Temperature tra i 250 e i 600 gradi sono infatti ben lontane da quelle necessarie ad una stella per attivare le reazioni di fusione nucleare (il sole ha una temperatura di circa 5600 gradi). Fortunatamente è una temperatura sufficientemente alta per essere rilevata da un telescopio ad infrarossi. L'osservazione ha permesso di rilevare elementi più pesanti, oltre ai caratteristici idrogeno ed elio, che non possono essersi chiaramente formati all'interno della stella nella fase iniziale della sua vita quando la temperatura era sicuramente superiore. Gli elementi pesanti si formano tipicamente all'interno di stelle massiccie o durante l'esplosione di una supernova. Si traccia quindi di elementi formatisi in epoche molto più antiche (da stelle oramai scomparse) e "riciclati" nella fase di "addensamento" del disco di gas che precede la formazione di una stella.

Una rappresentazione di una nana bruna
(wikipedia)

L'affermare che qualcosa è difficile da osservare non vuol dire, automaticamente, che quel qualcosa sia raro. Semplicemente sono mancati finora strumenti sufficientemente sensibili (o posizionati in modo da funzionare in modo ottimale come i telescopi orbitali) per poter individuare questi oggetti. Questo è proprio il caso delle nane brune, il cui studio ha ricevuto un notevole impulso dalla messa in orbita del WISE.
Giusto per rendere l'idea della differenza tra numero reale e numero finora percepito, se immaginassimo di osservare la volta celeste captando solo la radiazione infrarosse, il cielo apparirebbe ricco di deboli puntini rossi. Molti di questi puntini corrispondono in realtà a galassie e il resto a nane brune.
Il vero problema è stato identificare le nane brune tra tutti questi puntini. Impresa riuscita grazie al lavoro di decodifica dei dati svolto dal team di David Pinfield.

Studiare queste stelle è come fare archeologia spaziale andando indietro nel tempo della nostra galassia

Fonti
-  The Galaxy's ancient brown dwarf population revealed
Royal Astronomical Society, news
- The galaxy’s ancient brown dwarf population revealed
Astronomy magazine
- Ancient and Stealthy: Methuselah Brown Dwarfs Found
news.discovery.com
- Il sito del WISE
http://wise.ssl.berkeley.edu/index.html
- Due nane brune a un passo da noi
Istituto Nazionale di Astrofisica, news

*******

 ... alcune delle quali vicine a noi

Una nana bruna fredda come il Polo Nord era difficile da prevedere, eppure è stata scoperta e per di più non è molto distante (su scala stellare) dal nostro sistema solare.
L'osservazione, risultato dei dati ottenuti grazie al WISE e al telescopio spaziale Spitzer, ha permesso di identificare a soli 7,2 anni luce di distanza un corpo celeste che emetteva una tenue radiazione ad infrarossi. La distanza rende questa stella "invisibile" la quarta stella più vicina a noi.

Le stelle vicine a noi. Credit: Janella Williams, Penn State University.

"E' molto eccitante scoprire di avere un vicino di casa così interessante e inatteso" ha detto Kevin Luhman, del Center for Exoplanets and Habitable Worlds - Pennsylvania State University. "La sua temperatura "glaciale" potrà aiutarci a capire meglio l'atmosfera di pianeti le cui temperature sono spesso altrettanto estreme".

Le prime osservazioni a riguardo sono state fatte grazie al debole infrarosso captato dal WISE e solo successivamente, grazie all'analisi della velocità si è dedotto che l'oggetto doveva essere vicino al sistema solare. Una conferma ottenuta dopo avere puntato il telescopio in orbita Spitzer e quello terrestre a Cerro Pachon in Cile.

Lo spostamento della nana bruna nel corso di 6 mesi
Credit: NASA/JPL/IPAC e psu.edu

Il nome attribuito alla stella è alquanto impervio (J085510.83-071442.5 WISE) e voglio immaginare che gli addetti ai lavori usino un altro nome più "umano" quando ne discutono. Per il momento quello che è noto è che il nostro vicino detiene il record della nana bruna più fredda ad ora identificata, con una temperatura tra -48 e -13 gradi Celsius.
La massa è 3-10 volte quella di Giove e questo fa della stella la più piccola nana bruna nota. Sono proprio le dimensioni che fanno storcere il naso ad alcuni astronomi che ipotizzano invece che si tratti di un pianeta espulso dal suo sistema. Ipotesi che altri respingono in base alla temperatura troppo elevata per un pianeta disperso. Al momento il consensus generale è che sia in effetti una nana bruna,

Fonte
-  Star Is Discovered To Be a Close Neighbor of the Sun and the Coldest of Its Kind
Penn State University (science.psu.edu/news-and-events)
- NASA's Spitzer, WISE Find Sun's Close, Cold Neighbor
Jet Propulsion Laboratory (CalTech), news
- Sito della missione WISE