Illustrazione della nana bruna. Credito:NOIRLab
Le nane brune, oggetti misteriosi che si trovano a cavallo del confine tra stelle e pianeti, sono essenziali per la nostra comprensione delle popolazioni sia stellari che planetarie. Tuttavia, in quasi tre decenni di ricerche è stato possibile riprendere solo 40 nane brune intorno alle stelle. Un team internazionale guidato da ricercatori della Open University e dell'Università di Berna ha ripreso direttamente quattro straordinarie nuove nane brune grazie a un nuovo metodo di ricerca innovativo.
Le nane brune sono misteriosi oggetti astronomici che riempiono il divario tra i pianeti più pesanti e le stelle più leggere, con un mix di caratteristiche stellari e planetarie. A causa di questa natura ibrida, questi oggetti sconcertanti sono cruciali per migliorare la nostra comprensione sia delle stelle che dei pianeti giganti. Le nane brune che orbitano attorno a una stella madre da sufficientemente lontano sono particolarmente preziose in quanto possono essere fotografate direttamente, a differenza di quelle che sono troppo vicine alla loro stella e sono quindi nascoste dalla sua luminosità. Ciò offre agli scienziati un'opportunità unica di studiare i dettagli delle atmosfere fredde, simili a pianeti, delle nane brune.
Tuttavia, nonostante i notevoli sforzi nello sviluppo di nuove tecnologie di osservazione e tecniche di elaborazione delle immagini, i rilevamenti diretti delle nane brune compagne alle stelle sono rimasti piuttosto scarsi, con solo circa 40 sistemi fotografati in quasi tre decenni di ricerche. I ricercatori guidati da Mariangela Bonavita della Open University e Clémence Fontanive del Center for Space and Habitability (CSH) e dell'NCCR PlanetS dell'Università di Berna hanno ripreso direttamente quattro nuove nane brune mentre riferiscono in uno studio che è stato appena pubblicato sul journal Avvisi mensili della Royal Astronomical Society . Questa è la prima volta che vengono annunciati contemporaneamente più nuovi sistemi con compagne nane brune su ampie separazioni orbitali.
Metodo di ricerca innovativo
"Le nane brune ad ampia orbita sono rare all'inizio e rilevarle direttamente pone enormi sfide tecniche poiché le stelle ospiti accecano completamente i nostri telescopi", afferma Mariangela Bonavita. La maggior parte dei sondaggi condotti finora ha preso di mira alla cieca stelle casuali di giovani ammassi. "Un approccio alternativo per aumentare il numero di rilevamenti consiste nell'osservare solo le stelle che mostrano indicazioni di un oggetto aggiuntivo nel loro sistema", spiega Clémence Fontanive. Ad esempio, il modo in cui una stella si muove sotto la spinta gravitazionale di una compagna può essere un indicatore dell'esistenza di quella compagna, sia che si tratti di una stella, di un pianeta o di una via di mezzo.
"Abbiamo sviluppato lo strumento COPAINS che prevede i tipi di compagni che potrebbero essere responsabili delle anomalie osservate nei movimenti stellari", continua Clémence Fontanive. Applicando lo strumento COPAINS, il team di ricerca ha selezionato con cura 25 stelle vicine che sembravano promettenti per il rilevamento diretto di compagni nascosti di piccola massa sulla base dei dati della navicella spaziale Gaia dell'Agenzia spaziale europea (ESA). Usando poi il cercatore di pianeti SPHERE al Very Large Telescope in Cile per osservare queste stelle, hanno rilevato con successo dieci nuovi compagni con orbite che vanno da quella di Giove a oltre quella di Plutone, comprese cinque stelle di piccola massa, una nana bianca (una denso residuo stellare) e ben quattro nuove nane brune.
Grande aumento del tasso di rilevamento
"Questi risultati fanno avanzare significativamente il numero di nane brune conosciute in orbita attorno alle stelle da grandi distanze, con un notevole aumento del tasso di rilevamento rispetto a qualsiasi precedente indagine di imaging", spiega Mariangela Bonavita. Mentre per ora questo approccio è per lo più limitato alle firme della nana bruna e dei compagni stellari, le fasi future della missione Gaia spingeranno questi metodi a ridurre le masse e consentire la scoperta di nuovi esopianeti giganti. Clémence Fontanive aggiunge:"Oltre ad avere così tante nuove scoperte in una volta sola, il nostro programma dimostra anche la potenza di queste strategie di ricerca".
"Questo risultato è stato possibile solo perché credevamo che, combinando lo spazio e le strutture a terra per visualizzare direttamente gli esopianeti, il tutto fosse maggiore della somma delle sue parti. Speriamo che questo sia l'inizio di una nuova era di sinergia tra diversi strumenti e metodi di rilevamento", conclude Mariangela Bonavita. + Esplora ulteriormente
