Uno degli ingredienti chiave per comprendere la storia della nostra Galassia, la Via Lattea, sono le nane brune. Troppo grandi per essere pianeti ma troppo piccole per essere stelle, sono delle “stelle fallite”: nascono come astri, ma non avendo massa sufficiente a sostenere la fusione nucleare, non lo diventano mai.

Durante il Legacy Survey of Space and Time, l’Osservatorio di nuova generazione Vera C. Rubin, attualmente in costruzione in Cile, sarà in grado di rilevare una popolazione di antiche nane brune circa 20 volte più grande rispetto a quella finora conosciuta, nel vicinato locale del Sole.

In questo modo, Rubin potrà aiutare gli scienziati a comprendere i processi che hanno plasmato la nostra Galassia, fornendo loro gli strumenti per mapparne la storia e l’evoluzione.

Insolite e sfuggenti, ma importanti

Le nane brune sono degli strani oggetti intermedi, che sfidano la nostra classificazione di stelle e pianeti. Sono grandi fino a 75 volte Giove, ma sono più piccole delle stelle. E anche molto più fredde, con temperature superficiali che vanno da circa 0 a 2000° Celsius.

Ciò significa che non producono molta luce nello spettro visibile, il che le rende difficili da rilevare con i telescopi ottici. “È possibile che stiamo nuotando in un intero mare di questi oggetti, che sono davvero deboli e difficili da vedere” ha affermato Aaron Meisner, astronomo a NSF NOIRLab e membro del team scientifico di Rubin.

Tuttavia, proprio queste qualità che rendono la nane brune così insolite e sfuggenti, fanno sì che siano molto importanti per studiare la formazione ed evoluzione galattica, fortemente influenzata dalle fusioni con galassie più piccole e vicine. Le nane brune hanno una durata di vita più lunga rispetto alle stelle più grandi e calde, quindi quelle che si sono formate nell’Universo primordiale ci sono ancora. In gran parte immutate, e contenenti informazioni preziose sulla Via Lattea all’inizio della sua storia.

Studiando le proprietà di queste antiche nane brune, gli scienziati possono risalire alle loro galassie originali e rivelare eventuali cambiamenti nel modo in cui le stelle della Via Lattea si sono formate nel tempo cosmico.

L’osservazione di nane brune con Rubin

Per 10 anni, a partire dalla fine del 2025, il Simonyi Survey Telescope dell’Osservatorio Rubin esplorerà il cielo dal Cerro Pachón in Cile. Rubin scatterà immagini ampie e dettagliate utilizzando la LSST Camera, la più grande fotocamera digitale al mondo, e coprirà l’intero cielo visibile ogni poche notti.

I sei filtri della fotocamera di Rubin trasmetteranno luce da un’ampia gamma di lunghezze d’onda ottiche e nel vicino infrarosso. La capacità del vicino infrarosso di Rubin, combinata con il suo ampio campo visivo e la capacità di vedere in profondità nello spazio, lo renderanno un potente rilevatore di oggetti deboli, come le nane brune, che emettono principalmente luce infrarossa.

In particolare, Rubin catturerà la luce delle nane brune a distanze molto maggiori rispetto ai precedenti sondaggi di luce visibile, come Pan-STARRS e Sloan Digital Sky Survey. Questi sondaggi in passato ci hanno aiutato principalmente a scoprire nane brune relativamente vicine, arrivando a una distanza di circa 150 anni luce dal Sole, nell’alone della Via Lattea. Rubin sarà in grado di vedere più di tre volte più lontano.

Sempre più lontano = sempre più nane brune

Questo aumento di distanza significa un aumento ancora maggiore del volume totale di spazio disponibile per gli scienziati per trovare e studiare questi oggetti, offrendo la possibilità di raccogliere il campione più ampio mai ottenuto.

I ricercatori sono particolarmente entusiasti all’idea di trovare abbastanza nane brune distanti da poterle studiare a livello di popolazione, anziché individualmente. In questo modo, sarà possibile confrontare le proprietà di diversi sottogruppi e cercare schemi nella loro distribuzione.

Gli scienziati sperano così di poter decifrare da quali pezzi della sottostruttura galattica provengono le diverse nane brune, così da capire come si sono formate queste popolazioni di stelle mai divenute tali nella Via Lattea.

Abbiamo raccontato il Vera C. Rubin e altri grandi osservatori a Terra e nello spazio in fase di progettazione e costruzione in questo approfondimento video: