Questa illustrazione raffigura una nana bruna appena scoperta, un oggetto che pesa da qualche parte tra il pianeta più massiccio del nostro sistema solare (Giove) e la stella meno massiccia conosciuta. Credito:NASA/JPL-Caltech
In una collaborazione unica nel suo genere, I telescopi spaziali Spitzer e Swift della NASA hanno unito le forze per osservare un evento di microlente, quando una stella lontana si illumina a causa del campo gravitazionale di almeno un oggetto cosmico in primo piano. Questa tecnica è utile per trovare corpi di piccola massa in orbita attorno a stelle, come i pianeti. In questo caso, le osservazioni hanno rivelato una nana bruna.
Si pensa che le nane brune siano l'anello mancante tra i pianeti e le stelle, con masse fino a 80 volte quella di Giove. Ma i loro centri non sono abbastanza caldi o densi da generare energia attraverso la fusione nucleare come fanno le stelle. Curiosamente, gli scienziati hanno scoperto che, per le stelle all'incirca la massa del nostro sole, meno dell'1% ha una nana bruna in orbita entro 3 AU (1 AU è la distanza tra la Terra e il sole). Questo fenomeno è chiamato "deserto delle nane brune".
La nana bruna appena scoperta, che orbita intorno a una stella ospite, possa abitare questo deserto. Spitzer e Swift hanno osservato l'evento di microlenti dopo essere stati informati da sondaggi di microlenti a terra, compreso l'esperimento di lenti gravitazionali ottiche (OGLE). La scoperta di questa nana bruna, con il nome ingombrante OGLE-2015-BLG-1319, segna la prima volta che due telescopi spaziali collaborano per osservare un evento di microlenti.
"Vogliamo capire come si formano le nane brune intorno alle stelle, e perché c'è un divario nel punto in cui si trovano rispetto alle stelle che li ospitano, " disse Yossi Shvartzvald, un borsista post-dottorato della NASA con sede presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA, Pasadena, California, e autore principale di uno studio pubblicato su Giornale Astrofisico . "È possibile che il 'deserto' non sia così arido come pensiamo".
Che cos'è il microlensing?
In un evento di microlente, una stella sorgente di sfondo funge da torcia per l'osservatore. Quando un oggetto massiccio passa davanti alla stella sullo sfondo lungo la linea di vista, la stella sullo sfondo si illumina perché l'oggetto in primo piano devia e focalizza la luce dalla stella sorgente sullo sfondo. A seconda della massa e dell'allineamento dell'oggetto interposto, la stella sullo sfondo può apparire brevemente migliaia di volte più luminosa.
Un modo per comprendere meglio le proprietà del sistema di lenti è osservare l'evento di microlenti da più di un punto di vista. Avendo più telescopi che registrano lo schiarimento della stella sullo sfondo, gli scienziati possono trarre vantaggio dalla "parallasse, " l'apparente differenza di posizione di un oggetto visto da due punti nello spazio. Quando tieni il pollice davanti al naso e chiudi l'occhio sinistro, poi aprilo e chiudi l'occhio destro, il tuo pollice sembra muoversi nello spazio, ma rimane fermo con due occhi aperti. Nell'ambito del microlensing, osservando lo stesso evento da due o più posizioni ampiamente separate si otterranno modelli di ingrandimento diversi.
Due telescopi spaziali hanno collaborato con osservatori terrestri per osservare un evento di microlente causato da una nana bruna. Credito:NASA/JPL-Caltech
"Ogni volta che hai più luoghi di osservazione, come la Terra e uno, o in questo caso, due telescopi spaziali, è come avere più occhi per vedere quanto è lontana una cosa, " Shvartzvald ha detto. "Dai modelli per come funziona il microlensing, possiamo quindi usare questo per calcolare la relazione tra la massa dell'oggetto e la sua distanza."
Il nuovo studio
Spitzer ha osservato il sistema binario contenente la nana bruna nel luglio 2015, durante le ultime due settimane della campagna di microlenti del telescopio spaziale per quell'anno.
Mentre Spitzer si trova a più di 1 AU dalla Terra in un'orbita terrestre attorno al sole, Swift si trova in un'orbita terrestre bassa che circonda il nostro pianeta. Swift ha anche visto il sistema binario alla fine di giugno 2015 attraverso il microlensing, rappresentando la prima volta che questo telescopio osservava un evento di microlente. Ma Swift non è abbastanza lontano dai telescopi terrestri per avere una visione significativamente diversa di questo particolare evento, quindi nessuna parallasse è stata misurata tra i due. Ciò fornisce agli scienziati informazioni sui limiti delle capacità del telescopio per determinati tipi di oggetti e distanze.
"Le nostre simulazioni suggeriscono che Swift potrebbe misurare questa parallasse nelle vicinanze, oggetti meno massicci, compresi "pianeti fluttuanti, ' che non orbitano attorno alle stelle, "Ha detto Shvartzvald.
Combinando i dati di questi telescopi spaziali e terrestri, i ricercatori hanno determinato che la nana bruna appena scoperta ha tra le 30 e le 65 masse di Giove. Hanno anche scoperto che la nana bruna orbita attorno a una nana K, un tipo di stella che tende ad avere circa la metà della massa del sole. I ricercatori hanno scoperto due possibili distanze tra la nana bruna e la sua stella ospite, sulla base dei dati disponibili:0,25 AU e 45 AU. La distanza di 0,25 AU collocherebbe questo sistema nel deserto delle nane brune.
"Nel futuro, speriamo di avere più osservazioni di eventi di microlensing da più prospettive di visualizzazione, permettendoci di sondare ulteriormente le caratteristiche delle nane brune e dei sistemi planetari, " disse Geoffrey Bryden, Scienziato del JPL e coautore dello studio.
