Rappresentazione artistica di come potrebbero apparire le nubi nell'atmosfera di una nanna bruna. Credits: NASA/JPL-Caltech/IPAC/T. Pyle
Un telescopio spaziale a infrarossi è particolarmente indicato per lo studio degli esopianeti e delle nane brune, stelle mai diventate tali. Nella lunghezza d’onda dell’infrarosso è infatti possibile studiare le atmosfere di questi corpi celesti, dato che in essi la polvere che si mescola al gas assorbe la radiazione in altre lunghezze d’onda e la riemette all’infrarosso.
L’osservatorio spaziale a infrarossi Spitzer della NASA, oggi in pensione, con i dati che ha raccolto sta ancora aiutando gli scienziati a rispondere alle domande sugli esopianeti, sulle atmosfere e il clima e sulle analogie tra nane brune e pianeti gioviani. Ora due nuovi studi che hanno utilizzato i dati di Spitzer sono riusciti ad “illuminare” (nel vero senso della parola) alcune peculiarità di questi misteriosi oggetti celesti.
Una prima indagine riguarda le nane brune. Esse si formano dal collasso gravitazionale di una nube molecolare, esattamente come le stelle, tuttavia non hanno massa sufficiente perì iniziare a “bruciare dell’idrogeno”. Lo studio sui dati di Spitzer ha fatto scoprire ai ricercatori che le caratteristiche metereologiche nell’atmosfera delle nane brune dipende dalla loro età.
In particolar modo, l’atmosfera delle nane brune risulta essere molto variabile: è stata riscontrata una maggiore variabilità del meteo sulle giovani nane brune rispetto a quelle vecchie. Ciò che gli scienziati chiamano variabilità consiste nei cambiamenti a breve termine dell’intensità a diverse lunghezze d’onda della luce infrarossa proveniente dall’atmosfera della nana bruna, che Spitzer ha misurato. Gli astronomi pensano che queste variazioni siano causate dalle nubi che assorbono la luce nell’atmosfera. Inoltre, le nane brune sono più gonfie quando sono giovani ma diventano più compatte con l’età, il che probabilmente rende l’atmosfera più uniforme.
La seconda indagine ha invece preso in considerazione i gioviani caldi, esopianeti gassosi che orbitano estremamente vicini alle loro stelle madri.
Lisa Dang, ricercatrice alla McGill University di Montreal, e i suoi colleghi hanno utilizzato i dati di Spitzer per studiare l’esopianeta XO-3b. Questo pianeta extrasolare ha un’orbita eccentrica, non l’orbita circolare di quasi tutti gli altri gioviani caldi conosciuti. Ciò indica che XO-3b potrebbe essere migrato di recente verso la sua stella madre, e in tal caso alla fine si stabilirà in un’orbita più circolare.
Le osservazioni di Gaia, osservatorio spaziale dell’ESA, e di Spitzer suggeriscono che XO-3b produce da sé parte del proprio calore. È possibile che quello in eccesso provenga dall’interno del pianeta, attraverso un processo chiamato riscaldamento delle maree: l’attrazione gravitazionale della stella sul pianeta varia, mentre l’orbita irregolare porta il pianeta più lontano o più vicino alla stella ospite. I cambiamenti di pressione interna che ne risultano producono calore.
Secondo Dang un gioviano caldo insolito come XO-3b offre l’opportunità di testare idee su quali processi di formazione possono produrre determinate caratteristiche in questi esopianeti. Ad esempio, il riscaldamento delle maree in altri gioviani caldi potrebbe essere un segno di una recente migrazione? XO-3b da solo non risolverà il mistero, ma è un importante test per le nuove ipotesi su questi giganti caldi.
Sebbene i gioviani caldi siano il tipo di esopianeta più studiato, rimangono importanti domande su come si formano. Per esempio: prendono forma lontano dalle loro stelle madri, a una distanza in cui fa abbastanza freddo perché molecole come l’acqua diventino solide, o più vicini? Cosa spingerebbe questi pianeti a migrare così vicino alle loro stelle madri? Potrebbero esserci sottoclassi di gioviani caldi con diverse storie di formazione?
Per cercare risposte sarà interessante studiare altri esopianeti dalle caratteristiche particolari (per non dire anomale) come XO-3b, raro esempio di Giove caldo osservato mentre migrava più vicino alla sua stella ospite. Anche maggiori informazioni sulle nane brune potranno risultare utili allo studio dei pianeti gioviani. Sono molte le analogie tra i due tipo di oggetti celesti. Le nane brune possono quindi agire come una sorta di “gruppo di controllo”, oltre che essere osservate isolate nello spazio. I due studi sono stati presentati all’ultima conferenza stampa dell’American Astronomical Society. La presentazione di Lisa Dang è disponibile qui.
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