A volte, i ritrovamenti stellari più strani si trovano proprio nel nostro vicinato cosmico. Gli astronomi hanno recentemente fatto un'interessante scoperta mentre mettevano alla prova un nuovo set di telescopi: an coppia eclissante di nane brune substellari.
Il ritrovamento è 2MASSW J1510478-281817, indicato anche come 2M1510. L'acronimo '2MASS' nella designazione si riferisce al 2-Micron All-Sky Survey. La coppia si trova a 119 anni luce (36,6 parsec) distante nella costellazione della Bilancia della Bilancia, vicino al suo confine con Lupus il Lupo.
I telescopi di indagine che hanno fatto il ritrovamento fanno parte di SPECULO (Search for habitable Planets Eclipsing ULtra-COOl Stars), una batteria di quattro telescopi Ritchey-Chrétien di 1 metro di diametro situati nel complesso dell'Osservatorio del Paranal in Cile. Un quinto telescopio controparte chiamato Artemis, situato nelle Isole Canarie, fa parte del sondaggio SPECULOOS North.
Le cupole dei due primi telescopi SPECULOOS all'Osservatorio dell'ESO al Paranal. Il VLT è visibile sullo sfondo. Credito: ESO/G. Lambert.
Il due nane brune orbitano l'un l'altro una volta ogni 21 giorni, con 2M1510Aa il leggermente più massiccio dei due a 40 masse di Giove, contro il suo compagno 2M1510Ab, a 39,3 masse di Giove. Entrambe sono nane brune di tipo M e orbitano attorno a un reciproco baricentro distante solo 0,063 AU (5,9 milioni di miglia o 9,5 milioni di chilometri).
Anche una terza nana bruna più lontana, denominata 2MASS J15104761-2818234 (2M1510B), fa parte del sistema complesso. Questo terzo oggetto orbita a 250 unità astronomiche (AU) dalla coppia primaria. È oltre sei volte la distanza media dal Sole a Plutone.
'Il programma SPECULOOS è alla ricerca di esopianeti che transitano su stelle di massa molto bassa e nane brune, e una coppia di nane brune una accanto all'altra nel cielo sembrava un buon obiettivo', afferma Adam Burgasser dell'UC San Diego, un autore del studio. 'Siamo rimasti sorpresi nello scoprire che erano davvero tre nane brune!'
Il ritrovamento è stato riportato nel recente giornale di Natura: Astronomia .I ricercatori hanno utilizzato i quattro strumenti da 8,2 metri che formano il Very Large Telescope, anch'esso situato a Cerro Paranal, in Cile, nel deserto di Atacama, e il Near-infrared Spectrograph (NIRSPEC) situato presso l'Osservatorio Keck sulla vetta del Mauna Kea alle Hawaii per verificare la trova. Entrambi sono attrezzati per misurare le velocità nell'infrarosso, la banda in cui le nane brune raggiungono il picco. L'evento di eclisse osservato è durato circa 90 minuti.
Grafici che mostrano l'evento eclissante della nana bruna. Credito: Triaud et al.
'Fa (2M1510) parte dell'elenco degli obiettivi SPECULOOS che contiene tutte le nane ultrafredde la cui distanza è inferiore a 40 parsec misurata dal satellite Gaia e il cui raggio è inferiore a 0,15 raggi solari', afferma Michaël Gillon (Università di Liegi, Belgio) . 'Con SPECULOOS, dovremmo rilevare diversi sistemi simili nei prossimi anni, inclusi nuovi pianeti potenzialmente abitabili delle dimensioni della Terra, adatti per la caratterizzazione atmosferica dettagliata con James Webb'.
Le nane brune occupano la zona tra le stelle a tutti gli effetti a 80 volte la massa di Giove (7,7% la massa del Sole) e 13 masse di Giove. La coppia 2M1510 sono entrambe nane brune di tipo M, che occupano uno spazio proprio al centro di questo intervallo di massa. Sebbene le nane brune non siano abbastanza massicce da sostenere la fusione a tutti gli effetti attraverso la catena protone-protone come le stelle nane rosse, possono ancora cuocere lentamente a fuoco lento usando la fusione di deuterio di basso grado nei loro nuclei. La temperatura superficiale media per un M-nano è di 2.600 Kelvin (2.300 gradi Celsius).
Sebbene le nane brune siano bersagli deboli, sono probabilmente anche uno degli oggetti più comuni nell'Universo.
La scoperta rappresenta solo la seconda coppia di nane brune ad eclisse nota. La prima è la coppia risolta 2MASS J05352184-0546085AB nella Nebulosa di Orione, una coppia relativamente giovane con solo un milione di anni stimato.
Un'altra intrigante coppia di nane brune è stata trovata nel 2003 in orbita attorno alla stella della sequenza principale Epsilon Indi.
L'indagine SPECULOOS sarà specializzata nel prendere di mira gli esopianeti nelle zone abitabili delle stelle nane fredde. Una di queste stelle nane che ospita esopianeti si chiama TRAPPISTA-1 ha fatto notizia nel 2015 e tali 'sistemi mini-solari' potrebbero essere comuni nel cosmo.
'2M1510 è stato osservato come parte del programma di messa in servizio di SPECULOOS', afferma Burgasser. “Ora i telescopi sono operativi e il team sta monitorando diverse stelle di piccola massa e nane brune per cercare esopianeti in transito. Stiamo anche seguendo (su) alcuni dei sistemi di esopianeti candidati scoperti dal TESS (la missione Transiting Exoplanet Survey Satellite). Ogni volta che siamo in grado di guardare l'Universo in un modo nuovo, spesso scopriamo qualcosa di eccitante o di imprevisto'.
2M1510 è anche un membro dell'Argus Moving Group di stelle. Questo ammasso di stelle relativamente giovani di 45 milioni di anni è stato scoperto nel 2018. L'appartenenza a un'associazione stellare o a un gruppo in movimento è tradita dalle stelle che condividono un moto proprio comune attraverso il cielo. Le Iadi nella costellazione del Toro sono una famosa associazione stellare vicina, così come l'Orsa Maggiore Moving Group, che contiene la maggior parte delle stelle nell'asterismo dell'Orsa Maggiore.
La scoperta è importante perché non solo l'appartenenza della coppia di nane brune come parte dell'Argus Moving Group definisce l'età della coppia, ma la loro associazione fisica, insieme al fatto che si eclissano reciprocamente lungo la nostra linea di vista, consente astronomi per caratterizzare ulteriormente i due in termini di massa. Si pensa che le nane brune substellari come la coppia 2M1510 siano molto simili agli esopianeti massicci.
L'ampia coppia di nane brune 2M1510A / B. Credito: Centro dati astronomico di Strasburgo / SIMBAD / PanSTARRS.
Questa intrigante scoperta consente ai ricercatori non solo di caratterizzare esopianeti di grande massa, ma di mettere alla prova i modelli di come le nane brune si evolvono e si raffreddano.
'Le nostre misurazioni ci dicono che la massa, il raggio e l'età sono spiegati molto bene da modelli le cui fondamenta hanno 30 anni', afferma Amaury Triaud dell'Università di Birmingham, autore principale dello studio. “Questo è notevole. Ci dice anche che la luminosità delle nane brune è leggermente inferiore rispetto ai modelli. Quindi ora sappiamo che i modelli sono molto buoni, ma che dobbiamo ancora migliorarli'.
Sarebbe curioso vedere da vicino una coppia del genere: nel nostro sistema solare non esiste un analogo per una nana bruna. Sarà interessante vedere quali altre scoperte usciranno dall'indagine SPECULOOS nel prossimo futuro.
-Credito immagine principale: Roberto Molar Candanosa e Sergio Dieterich, Carnegie Institution for Science.