Forse scoperto il pianeta di una nana bruna

L’oggetto potrebbe essere del tipo super-Terra

Rappresentazione artistica di una nana bruna con un suo sistema planetario. (Cortesia: Mark A. Garlick)

Di solito riportiamo le scoperte di pianeti intorno a stelle, ma stavolta ci occupiamo di un pianeta identificato in orbita attorno a una nana bruna, cioè un oggetto substellare!

A essere onesti, l’oggetto in argomento non è stato validato al 100%, tuttavia lo studio guidato da Patrick Tamburo apre un nuovo filone di ricerca di oggetti intorno a tale classe di corpi celesti.

Le nane brune, come sappiamo, sono dette stelle mancate perché non possiedono una massa sufficiente per avviare stabilmente le reazioni di fusione dell’idrogeno in elio, tuttavia alcune possono fondere il deuterio e le più massicce persino il litio. Il loro dominio è compreso tra 13 e 80 masse gioviane. Benché i confini non siano ben demarcati, sotto le 13 masse gioviane siamo nel novero dei pianeti giganti gassosi, mentre intorno a 80 s’innescano flebili reazioni che conferiscono agli oggetti lo status di stella nana rossa. Tutte le nane brune, a prescindere dalla massa, esibiscono dimensioni circa il 25% più di Giove. Sono oggetti intrinsecamente piccoli e deboli, anche le più vicine hanno magnitudini nel visibile molto basse, tali da renderle appena raggiungibili con strumenti amatoriali in qualche ammasso aperto vicino.

Pianeti o satelliti?

Sorge subito un problema di nomenclatura: sono pianeti o satelliti? Per definizione sono pianeti gli oggetti in orbita intorno a stelle, cioè corpi celesti con reazioni di fusione stabili, che siano dominanti nella loro regione. Un oggetto in orbita intorno a una nana bruna, formalmente non soddisfa tale definizione poiché gli oggetti substellari potrebbero essere considerati dei giganti gassosi oltremisura.

Lo stesso problema si presenta con i cosiddetti floating planet, cioè oggetti che vagano liberi e non legati ad alcuna stella. L’aumento delle scoperte comporterà sicuramente un aggiustamento della definizione di pianeta. Probabilmente prevarrà il principio di buonsenso giacché sono considerati pianeti gli oggetti intorno a nane bianche, stelle di neutroni e finanche buchi neri. Le nane brune nascono in nubi autonome e non nei dischi di stelle in formazione, quindi fisicamente appartengono alla famiglia stellare e sono auto luminose. Quelle più massicce e giovani, infatti, presentano un aspetto non dissimile da una piccola stella nana rossa.

Ospiti di sistemi planetari ricchi?

C’è inoltre ancora un aspetto intrigante. Studi statistici sui sistemi planetari conosciuti sembrano indicare che il numero dei pianeti aumenti al diminuire della massa sulla Sequenza Principale. Le nane rosse hanno in media famiglie planetarie almeno tre volte più ricche rispetto alle stelle di tipo solare, quindi nasce il concreto sospetto che le nane brune possano avere davvero numerosi pianeti in orbita, anche minuscoli. Tali oggetti potrebbero essere sopravvissuti agli effetti della scarsa fotoevaporazione, sebbene i modelli indichino che le nane brune non raggiungano masse stellari per l’oggettiva mancanza di materiale nel loro bozzolo.

La curva di luce PINES completa per 2MASS J0835+1953. Come si può notare le fluttuazioni sono estremamente contenute. (Tratto da Patrick Tamburo et al 2022 AJ 164 252)

Questione di PINES

Il nuovo candidato pianeta è stato rilevato mediante un algoritmo che analizza le curve di luce per cercare transiti tra le sorgenti osservate dall’INfrared Exosatellite Survey (PINES), attraverso lo strumento MIMIR applicato al telescopio Perkins di 1,8 metri della Boston University.

Gli autori hanno analizzato 131 curve di luce, trovando due nane brune con possibili transiti. Quello rilevato su 2MASS J18212815+1414010 è verosimilmente dovuto alla variabilità intrinseca della nana bruna, invece l’evento registrato su 2MASS J08350622+1953050 sembra essere più promettente.

Questo possibile transito può essere prodotto da una super-Terra tra 4,2 e 5,8 raggi terrestri in base all’età della nana bruna poiché tali oggetti, raffreddandosi tendono a contrarsi seppur di poco. Per 2MASS J08350622+1953050 l’incertezza è davvero enorme poiché potrebbe essere o giovanissima o addirittura vecchissima. Gli autori propendono per la seconda possibilità, ciononostante questo non comporti forti variazioni sulle dimensioni del potenziale pianeta.

Il problema è invece verificare se le variazioni rilevate siano davvero riconducibili a un transito planetario oppure ad altro. Come si evince dalla figura, le fluttuazioni sono davvero minuscole e sono state evidenziante mediante un complesso procedimento di analisi, tenendo conto di eventuali fonti di contaminazione.

Per escludere possibili contaminazioni, gli autori hanno cercato le posizioni di 2MASS J0835+1953 nelle immagini 2MASS (novembre 1998), Pan-STARRS (aprile 2010-dicembre 2014) e PINES (febbraio 2021). Tutte le immagini sono centrate sulla posizione misurata durante l’epoca PINES. 
Una crocetta rossa con un’apertura circolare circostante indica la posizione PINES in tutti e tre i pannelli.
(Tratto da AJ 164 252)

Troppi o pochi?

Un solo candidato su 131 curve esaminate sembra davvero poco, ma dobbiamo tener conto che stiamo parlando di eventi comparabili al transito dei satelliti medicei davanti a Giove: sarebbe arduo stabilire i cali di luce anche nel nostro Sistema Solare! Un solo caso rilevato è indicativo di uno scarso numero di pianeti intorno alle nane brune?

Secondo gli autori, la probabilità di rilevare un transito davanti a una nana bruna varia tra l’1% e lo 0,13%, rispettivamente se sia un oggetto vecchio o giovane. Rilevare un solo transito su 131 curve sarebbe quindi molto improbabile, sempre che le nane brune non ospitino più pianeti rispetto alle nane M. Il rilevamento supporterebbe tale possibilità e obbligherebbe a mettere in discussione i modelli attuali di formazione planetaria.

Nel frattempo un transito di conferma non è stato ancora registrato, nonostante 116 ore di osservazioni di follow-up. La sorgente non sembra essere variabile su scale temporali di circa 2 ore, quindi 2MASS J08350622+1953050 sembra possedere un’atmosfera abbastanza uniforme.

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Informazioni su Giuseppe Donatiello 310 Articoli
Nato nel 1967, astrofilo da sempre. Interessato a tutti gli aspetti dell'astronomia, ha maturato una predilezione per il deep-sky, in particolare verso i temi riguardanti il Gruppo Locale e l'Universo Locale. Partecipa a programmi Pro-Am nello studio dei flussi stellari in galassie simili alla Via Lattea mediante tecniche di deep-imaging. Ha scoperto sei galassie nane vicine: Donatiello I (2016), Donatiello II, III e IV nel sistema di NGC 253 (2020), Pisces VII (2020) e Pegasus V (2021) nel sistema di M31. Astrofotografo e autore di centinaia di articoli, alcuni con revisione paritaria.