Scintillio, scintillio, stellina, come mi chiedo cosa sei. Gli astronomi sperano che la potente capacità a infrarossi del James Webb Space Telescope della NASA risolva un enigma fondamentale come osservare le stelle:cos'è quella luce fioca nel cielo? Le nane brune confondono una chiara distinzione tra stelle e pianeti, gettando una comprensione consolidata di quei corpi, e teorie della loro formazione, in questione.

Diversi team di ricerca utilizzeranno Webb per esplorare la misteriosa natura delle nane brune, cercando informazioni sia sulla formazione stellare che sulle atmosfere degli esopianeti, e il territorio nebbioso in mezzo dove esiste la nana bruna stessa. Lavoro precedente con Hubble, Spitzer, e ALMA hanno dimostrato che le nane brune possono essere fino a 70 volte più massicce dei giganti gassosi come Giove, tuttavia non hanno una massa sufficiente per consentire ai loro nuclei di bruciare combustibile nucleare e irradiare la luce delle stelle. Sebbene le nane brune siano state teorizzate negli anni '60 e confermate nel 1995, non c'è una spiegazione accettata di come si formano:come una stella, dalla contrazione del gas, o come un pianeta, dall'accrescimento di materiale in un disco protoplanetario? Alcuni hanno una relazione di compagnia con una stella, mentre altri vanno alla deriva da soli nello spazio.

All'Università di Montreal, Étienne Artigau guida un team che utilizzerà Webb per studiare una specifica nana bruna, etichettato SIMP0136. È una massa ridotta, giovane, nana bruna isolata, una delle più vicine al nostro Sole, il che la rende affascinante per lo studio, in quanto ha molte caratteristiche di un pianeta senza essere troppo vicino alla luce accecante di una stella. SIMP0136 è stato oggetto di una passata scoperta scientifica di Artigau e del suo team, quando hanno trovato prove che suggeriscono che ha un'atmosfera nuvolosa. Lui ei suoi colleghi useranno gli strumenti spettroscopici di Webb per saperne di più sugli elementi chimici e sui composti in quelle nuvole.

"Misurazioni spettroscopiche molto accurate sono difficili da ottenere dal suolo nell'infrarosso a causa dell'assorbimento variabile nella nostra atmosfera, da qui la necessità di un'osservazione all'infrarosso spaziale. Anche, Webb ci permette di sondare le caratteristiche, come l'assorbimento d'acqua, inaccessibili da terra a questo livello di precisione, "Spiega Artigau.

Queste osservazioni potrebbero gettare le basi per la futura esplorazione di esopianeti con Webb, compresi quali mondi potrebbero sostenere la vita. Gli strumenti a infrarossi di Webb saranno in grado di rilevare i tipi di molecole nelle atmosfere degli esopianeti vedendo quali elementi assorbono la luce mentre il pianeta passa davanti alla sua stella, una tecnica scientifica nota come spettroscopia di transito.

"La nana bruna SIMP0136 ha la stessa temperatura di vari pianeti che verranno osservati in spettroscopia di transito con Webb, e le nuvole sono note per influenzare questo tipo di misurazione; le nostre osservazioni ci aiuteranno a capire meglio i ponti di nuvole nelle nane brune e le atmosfere dei pianeti in generale, " dice Artigau.

La ricerca di bassa massa, nane brune isolate è stato uno dei primi obiettivi scientifici proposti per il telescopio Webb negli anni '90, dice l'astronomo Aleks Scholz dell'Università di St. Andrews. Le nane brune hanno una massa inferiore alle stelle e non "brillano" ma emettono semplicemente il fioco bagliore della loro nascita, e quindi si vedono meglio alla luce infrarossa, ecco perché Webb sarà uno strumento così prezioso in questa ricerca.

Scholz, che guida anche il progetto Substellar Objects in Near Young Clusters (SONYC), utilizzerà il Near-Infrared Imager e lo Slitless Spectrograph (NIRISS) di Webb per studiare NGC 1333 nella costellazione del Perseo. NGC 1333 è un vivaio stellare che è stato anche scoperto ospitare un numero insolitamente elevato di nane brune, alcuni di loro all'estremità molto bassa della gamma di massa per tali oggetti - in altre parole, non molto più pesante di Giove.

"In più di un decennio di ricerche, il nostro team ha scoperto che è molto difficile individuare nane brune con meno di cinque masse di Giove, la massa in cui si sovrappongono la formazione di stelle e pianeti. Questo è un lavoro per il telescopio Webb, " Dice Scholz. "È stata una lunga attesa per Webb, ma siamo molto entusiasti di avere l'opportunità di aprire nuovi orizzonti e potenzialmente scoprire un tipo completamente nuovo di pianeti, non legato, vagando per la Galassia come stelle."

Entrambi i progetti guidati da Scholz e Artigau si avvalgono delle Osservazioni del Tempo Garantito (GTO), tempo di osservazione al telescopio che viene concesso agli astronomi che hanno lavorato per anni per preparare le operazioni scientifiche di Webb.