Nuove scoperte sulle nane brune e la formazione planetaria

Whispy dark clouds are intersped with bright glowing ones, together with bright stars and smaller dot-like object in this panorama of a nebula.
JWST osservazione della regione di formazione stellare NGC1333. (ESA/JWST, NASA & CSA, A. Scholz, K. Muzic, A. Langeveld, R. Jayawardhana)

Ulteriori osservazioni provenienti dal Telescopio Spaziale James Webb (JWST) stanno continuando a mettere in discussione le concezioni consolidate riguardo alla formazione dei pianeti e delle stelle. Recentemente, sono emersi nuovi dati che hanno ampliato il dibattito scientifico, portando alla luce un oggetto galleggiante di dimensioni estremamente ridotte, appena cinque volte la massa di Giove, che si è formato come una stella.

La formazione dei pianeti avviene in maniera differente rispetto a quella delle stelle. Mentre i pianeti crescono gradualmente da minuscoli ciottoli presenti in un disco di materiale attorno alle stelle, queste ultime si formano attraverso il collasso di un ammasso principalmente composto da idrogeno proveniente da una nube di gas più ampia, trasformandosi in una stella o in un oggetto simile a una stella come una nana bruna.

Le nane brune, tuttavia, stanno mettendo in discussione questa distinzione netta tra i due processi di formazione. Nonostante abbiano una massa solo di poche decine di volte superiore a quella di Giove, si collocano chiaramente nel campo della formazione stellare.

Per indagare ulteriormente su come si sviluppa un pianeta, i ricercatori hanno focalizzato la loro attenzione su un giovane ammasso stellare, utilizzando il JWST per individuare gli oggetti più deboli che si sono formati seguendo un processo simile a quello stellare. Il più piccolo di questi oggetti era solamente 1.600 volte la massa della Terra, circa cinque volte quella di Giove, e presentava ancora un disco di detriti che confermava la sua origine stellare.

“Fino a che punto può essere leggero un oggetto che si forma come una stella?” si è chiesto Ray Jayawardhana, Provost della Johns Hopkins, astrofisico e autore principale dello studio. “Scoprire che oggetti così leggeri si formano come stelle e condividono la stessa fascia di massa con giganti esopianeti orbitanti attorno a stelle vicine è un’importante conferma che la natura è capace di generare oggetti di massa planetaria in modi diversi rispetto alla formazione stellare tradizionale”, ha proseguito Jayawardhana.

La stessa immagine di cui sopra ma tre piccoli punti sono cerchiati in verde.
Tre dei mondi fluttuanti liberi creduti formati come stelle.
Credito immagine: ESA/JWST, NASA & CSA, A. Scholz, K. Muzic, A. Langeveld, R. Jayawardhana

La presenza del disco attorno a questi oggetti offre spunti interessanti, suggerendo la possibilità che possano formare i propri pianeti utilizzando il materiale presente attorno a loro. “Oggetti così piccoli, con masse paragonabili a quelle dei giganti pianeti, potrebbero effettivamente dare origine a sistemi planetari completi”, ha sottolineato il co-autore Aleks Scholz, astrofisico presso l’Università di St Andrews.

La diversità dei sistemi osservati, come i JuMBOs (Oggetti Binari di Massa Jupiter), scoperti di recente, evidenzia la complessità dei processi di formazione planetaria. La scoperta di una nana bruna con un compagno di massa planetaria ha ulteriormente messo in discussione le teorie esistenti sulla formazione di questi oggetti, suggerendo che possano formarsi attraverso un processo simile a quello dei sistemi stellari binari.

Il team di ricerca ha pianificato di approfondire lo studio di questi oggetti, confrontando le loro atmosfere con quelle delle nane brune e dei pianeti giganti gassosi, e valutando la possibilità che possano formarsi pianeti all’interno del disco che circonda l’oggetto di massa ridotta.

Un articolo che dettaglia i risultati di questa ricerca è stato accettato per la pubblicazione su The Astronomical Journal ed è disponibile su ArXiv.

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