A caccia di tempeste nelle atmosfere delle nane brune più vicine alla Terra
Individuate bande atmosferiche in rotazione nelle due nane brune più vicine alla Terra, che formano un sistema binario, a soli 6,5 anni luce da noi. Le due nane brune sono dominate da venti che fluiscono parallelamente all’equatore e contribuiscono a distribuire nei loro strati più esterni le enormi quantità del calore ancora presente al loro interno. Allo studio, pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal, hanno partecipato Luigi Bedin, ricercatore dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e Domenico Nardiello, del CNES/CNRS in Francia e associato INAF Strani oggetti celesti, le nane brune: troppo massicce e calde per essere considerate pianeti, ma non abbastanza per essere classificate come stelle. Gli astronomi da tempo si interrogavano sulle proprietà delle atmosfere delle nane brune, in particolare se fossero attraversate da venti intensi ma regolari, incanalati in getti, oppure fossero caratterizzate dalla presenza di giganteschi vortici. Ora tre ricercatori, Daniel Apai dell’Univeristà dell’Arizona, Luigi Bedin dell’Istituto Nazionale di Astrofisica e Domenico Nardiello, del CNES/CNRS in Francia e associato INAF hanno individuato la presenza di bande atmosferiche in rotazione nelle due nane brune più vicine alla Terra, che formano un sistema binario, a soli 6,5 anni luce da noi. Le due nane brune sono dominate da venti che fluiscono parallelamente all’equatore e contribuiscono a distribuire nei loro strati più esterni le enormi quantità del calore generato al loro interno.
Le nane brune sono misteriosi oggetti celesti che non sono proprio stelle e non sono propriamente pianeti. Hanno circa le dimensioni di Giove, ma in genere sono decine di volte più massicce. Tuttavia, sono meno massicce delle stelle più piccole, quindi i loro nuclei non hanno una pressione sufficiente per fondere gli atomi come fanno le stelle. Sono calde quando si formano e gradualmente si raffreddano, brillano debolmente e si attenuano lentamente per tutta la loro vita, rendendole difficili da trovare. Nessun telescopio può vedere chiaramente le atmosfere di questi oggetti.
“Ci chiedevamo: le nane brune assomigliano a Giove, con la sua atmosfera caratterizzata da fasce regolari e bande modellate da grandi getti paralleli e longitudinali, o saranno dominate da uno schema sempre mutevole di gigantesche tempeste conosciute come vortici?” dice Daniel Apai, primo autore dell’articolo che descrive la scoperta, pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal.
“I modelli dei venti e la circolazione atmosferica su larga scala hanno spesso effetti profondi sulle atmosfere planetarie, dal clima terrestre all’aspetto di Giove, e ora sappiamo che tali getti atmosferici su larga scala modellano anche le atmosfere delle nane brune”, dice Luigi Bedin, ricercatore INAF a Padova. “Sapere come soffiano i venti e la ridistribuire del calore in una delle nane brune più studiate e vicine ci aiuta a capire i climi, le temperature estreme e l’evoluzione delle nane brune in generale”, aggiunge Bedin.
Il team ha utilizzato i dati raccolti dal Transiting Exoplanet Survey Satellite della NASA, meglio conosciuto come TESS, per studiare le due nane brune più vicine alla Terra, denominate Luhman 16 A e B, distanti 6,5 anni luce da noi . Entrambe hanno all’incirca le stesse dimensioni di Giove, ma sono molto più massicce: Luhman 16 A possiede 34 volte la massa di Giove e Luhman 16 B – che è stato il corpo celeste studiato dal team di Apai – è circa 28 volte più massiccio di Giove e ha una temperatura di oltre 800 gradi Celsius.
“Il telescopio spaziale TESS, sebbene progettato per la caccia ai pianeti extrasolari, ha fornito anche questo set di dati incredibilmente dettagliati sulla nana bruna più vicina a noi”, aggiunge Domenico Nardiello. “Con algoritmi avanzati sviluppati dai membri del nostro team, siamo stati in grado di ottenere misure molto precise delle variazioni di luminosità durante la rotazione delle due nane brune. Le nane brune diventano più luminose ogni volta che le regioni atmosferiche più luminose transitano sull’emisfero rivolto verso di noi e più scure quando queste ruotano fuori dalla vista “.
Poiché TESS fornisce misure estremamente precise e in modo continuo, non essendo influenzato dalla luce solare, il team ha potuto osservare molte rotazioni di Luhman 16 B, ottenendo la mappa più dettagliata della circolazione atmosferica attorno a una nana bruna. Misurando la variazione della luminosità di questi oggetti rotanti nel tempo, è possibile creare mappe grossolane delle loro atmosfere, una tecnica che, in futuro, potrebbe essere usata anche per studiare le atmosfere di pianeti simili alla Terra in altri sistemi planetari, decisamente meno luminosi.
I risultati dei ricercatori mostrano che c’è molta somiglianza tra la circolazione atmosferica dei pianeti del sistema solare e le nane brune. Di conseguenza, le nane brune possono servire come analoghi più massicci di pianeti giganti esistenti al di fuori del nostro sistema solare in studi futuri.
“Il nostro lavoro fornisce un modello per studi futuri di oggetti simili che ci permetterà di esplorare e persino mappare le atmosfere delle nane brune e dei pianeti extrasolari giganti senza la necessità di telescopi abbastanza potenti da risolverli visivamente”, conclude Bedin.
Lo studio è stato pubblicato oggi sul sito web della rivista The Astrophysical Journal nell’articolo TESS Observations of the Luhman 16AB Brown Dwarf System: Rotational Periods, Lightcurve Evolution, and Zonal Circulation di Daniel Apai, Domenico Nardiello e Luigi R. Bedin