Le nane brune sono degli oggetti celesti molto più massicci di un normale gigante gassoso, ma meno di una stella come il nostro Sole. Comunemente vengono dette stelle mancate, poiché la loro massa non raggiunge quella minima ( di circa 75-80 masse gioviane) per permettere la fusione dell’idrogeno nel loro nucleo. Di conseguenza bruciano elementi come litio e deuterio che nelle stelle più grandi vengono consumati in tempi brevi.

Gli astronomi dell’ASTRON, l’Istituto Olandese di Radio Astronomia, hanno scoperto per la prima volta in maniera diretta una nana bruna dalle sole sue emissioni radio. Per fare ciò hanno utilizzato il Low Frequency Array (LOFAR) e altri due telescopi situati nella sommità del vulcano Mauna Kea nelle Hawaii, il Gemini Observatory e il NASA InfraRed Telescope Facility (IRTF). Il metodo con cui è stata scoperta la nana bruna, soprannominata Elgast, dà il via a una nuova applicazione dei radiotelescopi per la scoperta di esopianeti simili a Giove e oggetti generalmente più piccoli delle stelle.

Nuove tecniche, nuove scoperte

Fino ad ora questi oggetti celesti erano stati scoperti tramite osservazione nello spettro dell’infrarosso. Elgast è invece il primo oggetto di tipo “substellare” ad essere rilevato attraverso radiazioni radio. Questa tecnica permetterà agli astronomi la scoperta di oggetti più freddi, tra cui giganti gassosi extrasolari, le cui radiazioni sono troppo deboli per essere rilevati dalle tecniche di osservazione utilizzate negli ultimi anni.

Le osservazioni fatte fino ad ora si limitavano alla ricerca e misurazione di campi magnetici molto forti. Le basse frequenze osservate da LOFAR lo rendono però sensibile a campi molto più deboli, caratteristici delle nane brune e di grandi esopianeti. Infatti, sebbene le nane brune non abbiano reazioni di fusione a livello nucleare che permetterebbe loro di splendere come il nostro Sole, possono emettere nella lunghezza delle onde radio. Questo processo è alimentato dal campo magnetico del corpo celeste, che accelera le particelle cariche, come elettroni, producendo radiazioni. Gli astronomi, attraverso lo studio delle onde radio emesse dalle nane brune, possono quindi studiare anche l’intensità del loro magnetismo.

Nuove scoperte, nuove tecniche

Il team di ricerca del Dr. Harish Vedantham dell’ASTRON, ha utilizzato una nuova tecnica di osservazione per individuare Elgast. Grazie a LOFAR hanno studiato una porzione del cielo, cercando direttamente delle tracce radio che potessero ricondurre a delle nane brune, senza basarsi su oggetti già catalogati tramite osservazioni nell’infrarosso. Dalle immagini catturate è stata rilevata una grande varietà di segnali radio. Il team ha dovuto quindi distinguere le fonti potenzialmente più interessanti dalle galassie presenti nello sfondo.

Per fare ciò, hanno cercato una forma speciale di onde radio, cioè quelle con polarizzazione circolare, onde in cui il campo elettrico ruota intorno alla direzione di propagazione. Questo tipo di onda è originata tipicamente dalle stelle, dai pianeti e dalle nane brune, ma non dalle galassie di fondo. Una volta distinta una sorgente radio polarizzata circolarmente, il team ha utilizzato i telescopi Gemini e IRTF della NASA per confermare la scoperta. In particolare, il telescopio IRTF è dotato di uno spettrometro a infrarossi molto sensibile, che ha rilevato la presenza di metano nell’atmosfera di Elgast. Questo è un segno distintivo delle nane brune più fredde, oltre ad essere abbondante nelle atmosfere dei pianeti gassosi del nostro sistema solare.

L’obiettivo finale è comprendere meglio il magnetismo degli esopianeti e come potrebbe influenzare la possibilità di ospitare la vita. Le nane brune fredde come Elgast, sono oggetti “simili” agli esopianeti più grandi, e che gli astronomi possono rilevare con i radiotelescopi. Utilizzando la nuova tecnica di osservazione si potranno quindi avere dati diretti riguardo l’intensità dei campi magnetici degli esopianeti, un fattore importante per capire meglio le loro proprietà atmosferiche e la loro evoluzione.

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