Un gruppo di ricerca internazionale guidato dall'Università di Berna ha scoperto un sistema binario esotico composto da due giovani oggetti simili a pianeti, orbitano l'uno intorno all'altro da una distanza molto grande. Sebbene questi oggetti sembrino esopianeti giganti, si sono formati allo stesso modo delle stelle, dimostrando che i meccanismi che guidano la formazione stellare possono produrre mondi canaglia in sistemi insoliti privi di un Sole.

I processi di formazione delle stelle a volte creano misteriosi oggetti astronomici chiamati nane brune, che sono più piccole e più fredde delle stelle, e può avere masse e temperature fino a quelle degli esopianeti nei casi più estremi. Proprio come le stelle, le nane brune spesso vagano da sole nello spazio, ma può essere visto anche nei sistemi binari, dove due nane brune orbitano l'una intorno all'altra e viaggiano insieme nella galassia.

I ricercatori guidati da Clémence Fontanive del Centro per lo spazio e l'abitabilità (CSH) e l'NCCR PlanetS hanno scoperto un curioso sistema binario senza stelle di nane brune. Il sistema CFHTWIR-Oph 98 (o Oph 98 in breve) è costituito dai due oggetti di massa molto bassa Oph 98 A e Oph 98 B. Si trova a 450 anni luce dalla Terra nell'associazione stellare Ofiuco. I ricercatori sono rimasti sorpresi dal fatto che Oph 98 A e B orbitano l'un l'altro da una distanza sorprendentemente grande, circa 5 volte la distanza tra Plutone e il Sole, che corrisponde a 200 volte la distanza tra la Terra e il Sole. Lo studio è stato appena pubblicato su Le Lettere del Giornale Astrofisico .

Masse estremamente ridotte e separazione molto ampia

La coppia è un raro esempio di due oggetti simili per molti aspetti a pianeti giganti extrasolari, orbitanti l'uno intorno all'altro senza stella madre. La componente più massiccia, Oph 98 A, è una giovane nana bruna con una massa 15 volte quella di Giove, che è quasi esattamente sul confine che separa le nane brune dai pianeti. Il suo compagno, Oph 98 B, è solo 8 volte più pesante di Giove.

I componenti dei sistemi binari sono legati da un legame invisibile chiamato energia di legame gravitazionale, e questo legame si rafforza quando gli oggetti sono più massicci o più vicini l'uno all'altro. Con masse estremamente basse e una separazione molto grande, Oph 98 ha l'energia di legame più debole di qualsiasi sistema binario conosciuto fino ad oggi.

Scoperta grazie ai dati di Hubble

Clémence Fontanive e i suoi colleghi hanno scoperto il compagno di Oph 98 A utilizzando le immagini del telescopio spaziale Hubble. Fontanive dice:"Le nane brune di piccola massa sono molto fredde ed emettono pochissima luce, solo tramite radiazione termica infrarossa. Questo bagliore di calore è estremamente debole e rosso, e le nane brune sono quindi visibili solo alla luce infrarossa." Inoltre, l'associazione stellare in cui si trova il binario, Ofiuco, è immerso in un denso, nuvola polverosa che disperde la luce visibile. "Le osservazioni a infrarossi sono l'unico modo per vedere attraverso questa polvere, " spiega il ricercatore capo. "Il rilevamento di un sistema come Oph 98 richiede anche una fotocamera con una risoluzione molto alta, poiché l'angolo che separa Oph 98 A e B è mille volte più piccolo della dimensione della luna nel cielo, " aggiunge. Il telescopio spaziale Hubble è tra i pochi telescopi in grado di osservare oggetti deboli come queste nane brune, e in grado di risolvere angoli così stretti.

Perché le nane brune sono abbastanza fredde, il vapore acqueo si forma nelle loro atmosfere, creando caratteristiche prominenti nell'infrarosso che sono comunemente usate per identificare le nane brune. Però, queste tracce d'acqua non possono essere facilmente rilevate dalla superficie della Terra. Situato sopra l'atmosfera nel vuoto dello spazio, Hubble permette di sondare l'esistenza del vapore acqueo negli oggetti astronomici. Fontanive spiega:"Entrambi gli oggetti sembravano molto rossi e mostravano chiari segni di molecole d'acqua. Ciò ha immediatamente confermato che la debole fonte che abbiamo visto accanto all'Oph 98 A era molto probabilmente anche una nana bruna fredda, piuttosto che una stella casuale che si trovava allineata con la nana bruna nel cielo".

Il team ha anche trovato immagini in cui era visibile il binario, raccolti 14 anni fa con il Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) alle Hawaii. "Abbiamo osservato di nuovo il sistema questa estate da un altro osservatorio hawaiano, il telescopio infrarosso del Regno Unito. Utilizzando questi dati, siamo stati in grado di confermare che Oph 98 A e B si muovono insieme nel cielo nel tempo, rispetto ad altre stelle situate dietro di loro, che è la prova che sono legati l'uno all'altro in una coppia binaria, " spiega Fontanive.

Un risultato atipico della formazione stellare

Il sistema binario Oph 98 si è formato solo 3 milioni di anni fa nel vicino vivaio stellare Ophiuchus, rendendolo un neonato su scale temporali astronomiche. L'età del sistema è molto più breve del tempo tipico necessario per costruire i pianeti. Le nane brune come Oph 98 A sono formate dagli stessi meccanismi delle stelle. Nonostante Oph 98 B sia delle dimensioni giuste per un pianeta, l'ospite Oph 98 A è troppo piccolo per avere un serbatoio di materiale sufficientemente grande per costruire un pianeta così grande. "Questo ci dice che l'Oph 98 B, come il suo ospite, deve essersi formato attraverso gli stessi meccanismi che producono le stelle e mostra che i processi che creano le stelle binarie operano su versioni in scala ridotta fino a queste masse planetarie, " commenta Clémence Fontanive.

Con la scoperta di due mondi simili a pianeti, già prodotti non comuni della formazione stellare, legati l'uno all'altro in una configurazione così estrema, "stiamo davvero assistendo a un risultato incredibilmente raro di processi di formazione stellare, " come descrive Fontanive.