Il telescopio spaziale Spherex (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer) della Nasa sta facendo luce sulle nane brune, oggetti celesti a metà tra stelle ed esopianeti. Nuovi risultati, pubblicati su The Astrophysical Journal, dimostrano che questi mondi oscuri e avvolti dalle nubi possiedono atmosfere chimicamente ricche, non troppo diverse da quelle dei pianeti giganti del nostro Sistema Solare. Lo studio si basa sull’analisi delle osservazioni di 37 nane brune vicine e offre nuove informazioni sulla composizione delle loro atmosfere e sulle trasformazioni che avvengono al variare della temperatura.
Scoperte per la prima volta negli anni Novanta, le nane brune – dicevamo – non sono stelle in miniatura ma neanche pianeti ordinari. Si formano dal collasso di nubi di gas, ma non raggiungono una massa sufficiente per sostenere la fusione dell’idrogeno nel nucleo, il processo che alimenta il Sole. Per caratteristiche fisiche e atmosferiche possono ricordare Giove e Saturno, ma il loro processo di formazione è generalmente più simile a quello stellare che a quello planetario. Inoltre, alcune nane brune libere possono vagare nello spazio senza una stella ospite, motivo per cui vengono spesso definite “mondi erranti”.
Sebbene l’obiettivo principale di Spherex sia realizzare una mappa dell’intero cielo per studiare l’evoluzione dell’Universo, le sue osservazioni permettono anche di approfondire la conoscenza di questi oggetti poco luminosi. Il telescopio misura la loro luminosità in 102 diverse bande di colore, dal rosso più intenso visibile all’occhio umano fino alla radiazione infrarossa, invisibile ai nostri occhi, ricavando uno spettro. Questi spettri hanno rivelato nelle 37 nane brune analizzate atmosfere chimicamente ricche, contenenti acqua, anidride carbonica, monossido di carbonio e metano.
Uno dei risultati più interessanti riguarda le trasformazioni delle atmosfere al variare della temperatura. Le nane brune osservate coprono un intervallo che va da circa 2.200 fino a −20 gradi centigradi. Raffreddandosi nel tempo, questi oggetti possono sviluppare cambiamenti nella struttura delle loro atmosfere: le nubi possono diradarsi, lasciando emergere strati atmosferici caratterizzati da una maggiore presenza di metano. Queste trasformazioni sono difficili da riprodurre con precisione nei modelli teorici attuali. Anche nane brune con temperature simili possono infatti presentare spettri molto diversi, segno di una complessità atmosferica che gli scienziati devono ancora comprendere pienamente.
I ricercatori stanno già analizzando migliaia di ulteriori osservazioni per ampliare il campione e capire quanto siano diffuse queste caratteristiche. I risultati potranno migliorare la conoscenza dell’evoluzione delle nane brune e dei processi chimici che avvengono nelle loro atmosfere.
In apertura: Spherex sta rivelando la presenza di molecole come il metano, l’anidride carbonica e il monossido di carbonio nelle atmosfere delle nane brune. A sinistra è raffigurata la visione del telescopio di tre diverse nane brune; le immagini a destra le rappresentano come mondi simili a Giove. Crediti: Zafar Rustamkulov/Osservatorio Internazionale Gemini/NoirLab/Nsf/Aura, M.H. Wong (UC Berkeley) et al. Ringraziamenti: M. Zamani.
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