Due nane brune in transito

TROVATE DA TESS E CARATTERIZZATE ANCHE GRAZIE AGLI SPETTROGRAFI A TERRA

Le nane brune sono oggetti stellari con massa 13-80 volte quella di Giove ma con dimensioni simili, presentando tutte un raggio di 0,7-1,4 volte quello del gigante gassoso. A fare la differenza è la massa, che permette a queste stelle di fondere il deuterio nel loro nucleo, sino alla soglia delle 80 masse gioviane, dove si colloca il limite con le stelle nane rosse che, invece, fondono l’idrogeno.

Conosciamo molte nane brune isolate o in coppia, ma più frequentemente sono compagne di stelle e capita che vi transitino davanti, come fanno pianeti. Quando la prospettiva è giusta, possono essere osservate con gli strumenti al suolo o nello spazio. Attualmente, lo strumento di punta per la caccia ai pianeti in transito è il Transiting Exoplanet Survey Satellite (Tess) della Nasa.

Le nane brune dovrebbero essere comuni quanto i pianeti, tuttavia sono stati osservati solo 23 transiti attribuiti a tali oggetti, tanto che si parla del “deserto delle nane brune”. Forse, una sorta di selezione favorisce le nane brune isolate rispetto a quelle che orbitano intorno a stelle normali. Inoltre, le nane brune evolvono nel tempo con un progressivo raffreddamento che le porta ad assomigliare sempre più a pianeti giganti gassosi e non sono immediatamente riconoscibili, se non con accurate misure per determinarne i parametri fondamentali, come la massa, la temperatura e l’età.

Adesso uno studio, con primo autore Theron W. Carmichael, riporta la scoperta di due oggetti in transito, di cui sono state determinate la natura di nane brune e l’età.

Le osservazioni sono state compiute all’Osservatorio di Las Cumbres, puntando le sorgenti TOI-569 e TOI-1406, di cui sono state misurate le variazioni di luminosità per ricavarne la curva di luce, che può essere considerata una sorta di firma del transito, dalla cui analisi si son potute attingere molte informazioni. Poiché la profondità del transito è funzione del rapporto tra il raggio dell’oggetto transitante e della stella ospite, se ne può ricavare il raggio. Ma ciò non è sufficiente, dato che alcune nane brune sono indistinguibili dai giganti gassosi, quindi si rendono necessarie altre misure per determinare la massa dell’oggetto. 

In questo caso lo studio della velocità radiale permette di calcolare questo importante parametro, mediante osservazioni spettroscopiche condotte con lo spettrografo echelle Chiron del telescopio dell’Australian National University (Anu) e gli spettrografi Coralie e Feros per TOI-569.

Questi dati sono stati correlati via software con quelli derivati dalle curve di luce, determinando, rispettivamente per TOI-569b e TOI-1406b, valori di 64,1 e 46,0 masse gioviane e di 0,75 e 0,86 raggi gioviani. Essendo nane brune in coppia con stelle di sequenza principale e assumendo la stessa età della stella ospite, TOI-569b e TOI-1406b hanno rispettivamente un’età di 4,7 e 3,2 miliardi di anni.

Queste informazioni preziose permettono di calibrare il diagramma massa/raggio in rapporto all’età della nana bruna. La fusione del deuterio, infatti, non produce abbastanza energia da frenare la contrazione gravitazionale, perciò la nana bruna si riduce in dimensioni mentre invecchia. Questo ne determina una precisa posizione nel grafico.

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