UNA NANA BRUNA NEI NOSTRI DINTORNI

Giovane, massiccio e isolato

Grazie a una campagna di osservazioni ottiche e infrarosse, un team di astronomi canadesi e statunitensi è riuscito a identificare una delle nane brune più giovani e brillanti a noi note. 2MASS J1119-1137, questo il suo nome, si trova a 95 anni luce di distanza da noi e rappresenta un’occasione preziosa per lo studio delle atmosfere dei pianeti extrasolari

Rappresentazione artistica del telescopio spaziale WISE. Crediti: NASA/JPL-Caltech

Rappresentazione artistica del telescopio spaziale WISE. Crediti: NASA/JPL-Caltech

Le nane brune sono oggetti celesti troppo grandi per essere considerati pianeti, e troppo piccoli per poter innescare il bruciamento di idrogeno al loro centro e quindi diventare vere e proprie stelle. Con masse pari a circa un decimo del Sole, le nane brune ci permettono di studiare le atmosfere a bassa temperatura e a bassa pressione, molto simili a quelle dei pianeti giganti extrasolari, senza la difficoltà di dover sottrarre dalle osservazioni la luminosità della stella ospite.

Un team di astronomi della Western University in Ontario, della Carnegie di Washington e di altre istituzioni statunitensi, ha scoperto una delle nane brune più giovani e più brillanti. Si chiama 2MASS J1119-1137 ed è un oggetto isolato, relativamente vicino al Sole (circa un centinaio di anni luce di distanza) e con un’età stimata di appena 10 milioni di anni. Considerando che le stelle di piccola taglia possono vivere anche più di 10 miliardi di anni, in termini di età astronomiche l’oggetto appena scoperto è poco più di un bambino.

2MASS J1119-1137 ha una massa compresa tra 4 e 8 volte la massa di Giove, e si colloca quindi nell’intervallo che va da un pianeta gigante a una nana bruna di piccola taglia. Utilizzando i dati provenienti dalla missione spaziale Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) della NASA e da altri telescopi da Terra, l’oggetto è stato rilevato attraverso immagini ottiche e infrarosse.

«Abbiamo identificato 2MASS J1119-1137 grazie alla sua emissione luminosa peculiare», spiega Kendra Kellogg, dottoranda presso la Western University e prima autrice dello studio. «Questo grosso pianeta isolato, infatti, emette più luce infrarossa di quanto ci aspetteremmo se si trattasse di un oggetto invecchiato e raffreddato».

2MASS J 1119-1137 appartiene al giovane gruppo di stelle chiamato TW Hydrae, che contiene una trentina di stelle di 10 milioni di anni di età. Crediti: David Rodriguez

2MASS J 1119-1137 appartiene al giovane gruppo di stelle chiamato TW Hydrae, che contiene una trentina di stelle di 10 milioni di anni di età. Crediti: David Rodriguez

Secondo Jacqueline Faherty della Carnegie, la grande sfida per l’identificazione di questo tipo di pianeti risiede nel riuscire a distinguerli dalla grande quantità di falsi positivi. «È facile che stelle lontane, vecchie e rosse, che risiedono negli angoli più remoti della nostra galassia possano essere scambiate per grandi pianeti nei nostri dintorni», dice Faherty. «Quando la luce di stelle molto lontane attraversa le grandi quantità di polveri presenti nella Via Lattea, infatti, quella che arriva ai nostri telescopi è una radiazione luminosa arrossata, che le fa sembrare giovani pianeti vicini mentre in realtà sono tutt’altro».

Consapevoli di questi possibili errori di identificazione, i ricercatori del team hanno subito controllato la sorgente utilizzando lo strumento FLAMINGOS-2, lo spettrografo del telescopio Gemini Sud in Cile. «Abbiamo potuto subito confermare che 2MASS J1119-1137 è effettivamente un giovane oggetto di piccola massa nelle vicinanze del sistema solare, e non una stella lontana arrossata», spiega Stanimir Metchev, co-autore dello studio.

In seguito il team ha cercato di determinare l’età di 2MASS J1119-1137. «Le nostre osservazioni al telescopio Gemini Sud dimostravano che doveva avere meno di 200 milioni di anni di età. Se fosse stato ancora più giovane, poteva essere un pianeta isolato, con una massa qualche volta quella di Giove, ma senza una stella ospite», spiega Metchev.

Il telescopio Baade in Cile. Crediti: Carnegie Institution

Il telescopio Baade in Cile. Crediti: Carnegie Institution

L’ultimo pezzo del puzzle è stato trovato da Jonathan Gagné della Carnegie, che per affinare i dati in possesso del team ha utilizzato lo spettrografo infrarosso FIRE montato sul telescopio da 6.5 metri Baade in Cile. Grazie a FIRE il team ha ottenuto la misura della velocità di 2MASS J1119-1137 lungo la linea di vista, sfruttando lo spostamento Doppler della luce emessa. Combinando questo dato con il moto di 2MASS J1119-1137 in cielo, è stato possibile associare questo oggetto a un giovane gruppo di stelle vicino al sistema solare. Il gruppetto di stelle identificato si chiama TW Hydrae e contiene una trentina di stelle con età pari a circa 10 milioni di anni.

«Il fatto di aver dimostrato che 2MASS J1119-1137 appartiene al gruppo di stelle denominato TW Hydrae, che ha circa 10 milioni di anni di età, è stato molto emozionante», dice Gagné. Trovandosi ad appena 95 anni luce di distanza, 2MASS J1119-1137 manca di poco il record di luminosità per un pianeta isolato, che invece spetta a PSO J318.5-22, scoperto tre anni fa. PSO J318.5-22 ha circa 23 milioni di anni ed è anche più massiccio, dunque più luminoso di 2MASS J1119-1137.

«La scoperta di pianeti isolati come 2MASS J1119-1137 e PSO J318.5-22 offre la grande opportunità di studiare la natura dei pianeti giganti al di fuori del sistema solare», conclude Kellog. «I pianeti di grande massa isolati sono molto più facili da studiare rispetto a quelli in orbita attorno ad altre stelle. Oggetti del genere si muovono da soli nello spazio e le loro osservazioni non vengono disturbate dalla luminosità di una stella ospite».

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Fonte: Media INAF | Scritto da Elisa Nichelli