OTTENUTE LE MISURE DI MASSA, RAGGIO E PERIODO ORBITALE

Coppia di nane brune in transito

Analizzando i dati della prima luce di uno dei telescopi del progetto Speculoos dello European Southern Observatory, un team di astronomi si è imbattuto una rara eclissi di due nane brune. Il risultato, confermato da osservazioni condotte al Keck e al Vlt, è pubblicato su Nature Astronomy

     11/03/2020
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Rappresentazione artistica di un sistema con due nane brune. Crediti: Roberto Molar Candanosa e Sergio Dieterich. Fonte: Carnegie Institution for Science

Il termine serendipità è una parola d’autore coniata dallo scrittore inglese Horace Walpole due secoli fa. È un termine che indica la fortuna di fare una scoperta per puro caso, o trovare qualcosa mentre se ne sta cercando un’altra. Il novero di scoperte compiute in questo modo richiede più dita di quelle presenti su entrambe le mani, e tocca qualsiasi campo della ricerca scientifica, dalla medicina alla biologia, dalla tecnologia all’astronomia. Basti pensare alla penicillina, ai raggi X, o ai primi cinque anelli di Urano – dei quali giusto ieri si celebravano i 43 anni dalla prima osservazione.

E una scoperta casuale è anche quella compiuta da un team di astronomi guidati da Amaury Triaud dell’Università di Birmingham, nel Regno Unito, durante le osservazioni effettuate con uno dei telescopi del progetto Speculoos (Search for Planets Eclipsing Ultra-cool Stars) del’Eso: pubblicata su Nature Astronomy, riguarda l’identificazione di una rara eclissi di due nane brune – oggetti celesti, talvolta chiamati “stelle fallite”, che non sono in grado di sostenere la fusione dell’idrogeno in elio, il processo che alimenta la luce di stelle come il Sole.

«È un grande esempio di serendipità scientifica», dice Adam Burgasser, della University of California a San Diego, coautore dello studio. «Durante la ricerca di pianeti abbiamo trovato un sistema binario di nane brune a eclissi, un sistema particolarmente adatto allo studio della fisica fondamentale di questi deboli oggetti celesti». Il rilevamento di un sistema binario di nane brune eclissanti è estremamente raro: devono essere allineate con precisione alla nostra linea di vista, affinché se ne possa osservare la reciproca eclissi. Finora, solo un altro di questi sistemi è stato identificato.

Illustrazione artistica che mostra uno dei quattro telescopi del progetto Speculoos e il sistema binario ad eclissi (i due punti rossi vicini) appena scoperto. Il terzo punto rosso è 2M1510B, una terza nana bruna che insieme alle precedenti forma un sistema triplo di nane brune. Crediti: University of Birmingham/Amanda J. Smit

Speculoos è un progetto di osservazione astronomica che attraverso quattro telescopi dell’Eso situati nel deserto di Atacama, in Cile, dà la caccia ai pianeti extrasolari rilevando i cali periodici nella luminosità di una stella mentre questi gli passa davanti, il metodo del transito planetario. Nell’ambito del progetto, le osservazioni si concentrano in particolare sulle stelle più piccole e le nane brune. Il motivo è che gli astronomi prevedono che queste stelle possano ospitare grandi popolazioni di pianeti rocciosi vicini e potenzialmente abitabili, come il famoso sistema a sette pianeti Trappist-1, scoperto nel 2017 da membri della stessa squadra.

Poco dopo la costruzione dei primi telescopi Speculoos, durante le osservazioni di prima luce di uno di questi “occhi tecnologici”, il team ha preso di mira 2Massw J1510478-281817, nota anche come 2M1510: una nana bruna, almeno così si credeva, situata nella costellazione della Bilancia. Durante le osservazioni i ricercatori hanno raccolto un segnale distinto che li ha portati a ipotizzare che 2M1510 non sia una singola nana bruna, ma piuttosto un sistema binario a eclisse, ovvero un sistema binario nel quale le due nane brune – orbitando l’una attorno all’altra, in questo caso ogni 20.9 giorni – si oscurano a vicenda. Non solo: la coppia fa parte, in realtà, di un sistema triplo, in cui il terzo componente è a sua volta una nana bruna, in orbita però a una distanza molto più ampia.

«Nel corso delle prime osservazioni di test, abbiamo puntato uno dei nostri telescopi verso una nana bruna già nota», ricorda Michaël Gillon, principal investigator del progetto Speculoos. «Ma improvvisamente la luminosità dell’oggetto si è attenuata per circa 90 minuti, segno che si era appena verificata un’eclissi».

«Abbiamo intuito subito che probabilmente stavamo guardando due nane brune eclissanti, una di fronte all’altra», aggiunge Artem Burdanov, ricercatore postdoc al Massachusetts Institute of Technology e coautore dello studio, «una configurazione che è molto più rara dei sistemi planetari».

Per confermare la loro ipotesi, gli astronomi hanno usato il Keck II da 10 metri e il Very Large Telescope (Vlt) da 8 metri in Cile, entrambi presenti nello stesso sito in cui si trovano i telescopi del progetto Speculoos.

«È stato emozionante vedere le linee di assorbimento muoversi avanti e indietro in perfetta sincronicità, il che ci ha permesso di misurare la massa del sistema binario», dice Burgasser, che ha guidato l’analisi spettroscopica.

I dati, dicono gli autori, sono coerenti con una coppia di stelle di massa quasi uguale: circa 0.0382 masse solari per 2M1510Aa, una delle due nane brune, e circa 0.0375 masse solari per la compagna, 2M1510Ab. La somma dei raggi delle due stelle è pari a 0.315 raggi solari. L’età stimata è di 70 milioni di anni.

«Raccogliere una combinazione completa di massa, raggio ed età è davvero raro per una stella, figuriamoci per una nana bruna», spiega Triaud. «Di solito manca una o più di queste misurazioni. Mettendo insieme tutti questi elementi, siamo stati in grado di verificare i modelli teorici, vecchi più di 30 anni, di come queste stelle si raffreddano. Abbiamo trovato che i modelli corrispondono molto bene con le osservazioni, una testimonianza dell’ingegno umano».

Per saperne di più:

  • Leggi su Nature Astronomy l’articolo “An eclipsing substellar binary in a young triple system discovered by SPECULOOS” di Amaury H. M. J. Triaud, Adam J. Burgasser, Artem Burdanov, Vedad Kunovac Hodžić, Roi Alonso, Daniella Bardalez Gagliuffi, Laetitia Delrez, Brice-Olivier Demory, Julien de Wit, Elsa Ducrot, Frederic V. Hessman, Tim-Oliver Husser, Emmanuël Jehin, Peter P. Pedersen, Didier Queloz, James McCormac, Catriona Murray, Daniel Sebastian, Samantha Thompson, Valérie Van Grootel e Michaël Gillon