Utilizzando il JWST, gli astronomi hanno confermato che alcuni proplyds nella Nebulosa di Orione circondano nane brune, fornendo nuove intuizioni su questi oggetti simili a stelle deboli e sui loro potenziali sistemi planetari.
Le stelle appena nate sono circondate da dischi di gas e polvere, noti come dischi protoplanetari, all’interno dei quali si formano i pianeti. Nella Nebulosa di Orione, le stelle più luminose e massive emettono intensa radiazione ultravioletta che illumina questi dischi, consentendo di catturarli in dettaglio sorprendente.
Le splendide immagini di questi dischi protoplanetari illuminati dall’UV, chiamati proplyds, sono state tra le prime importanti scoperte fatte dal Telescopio Spaziale Hubble della NASA decenni fa.
Un nuovo studio condotto da un team internazionale di ricercatori, tra cui un astronomo della Penn State, ha utilizzato il Telescopio Spaziale James Webb della NASA per rivelare che alcuni dei proplyds originariamente individuati dall’Hubble circondano nane brune, che sono oggetti simili a stelle troppo piccoli e freddi per subire la fusione dell’idrogeno.
I nuovi risultati da Webb aiuteranno gli astronomi a comprendere meglio come si formano le nane brune, il loro rapporto con stelle e pianeti, e se potrebbero avere pianeti propri.
Un articolo che descrive le osservazioni è stato accettato per la pubblicazione nell’Astrophysical Journal.
Le stelle nascono all’interno di massive nubi di gas e polvere nello spazio che possono estendersi per anni luce, chiamate nebulose, ha detto Kevin Luhman, professore di astronomia e astrofisica presso il College of Science della Penn State e leader del team di ricerca.
Per decenni, gli astronomi hanno sospettato che, poco dopo che una stella si forma all’interno di una nebulosa, si formino pianeti all’interno di un disco di gas e polvere che circonda la stella appena nata, noto come disco protoplanetario.
Poco dopo il suo lancio nel 1990, il Telescopio Spaziale Hubble ha rivelato alcune delle fotografie dirette più chiare dei dischi protoplanetari attraverso osservazioni della Nebulosa di Orione.
La Nebulosa di Orione contiene circa 2.000 stelle appena nate ed è una delle nebulose di formazione stellare più vicine al nostro sistema solare, situata a 1.300 anni luce di distanza.
Il Ruolo delle Nane Brune nella Formazione dei Proplyd
Alcuni degli oggetti nati in nebulose come Orione hanno masse troppo piccole per subire la fusione dell’idrogeno, quindi sono freddi e deboli e non si qualificano come stelle a pieno titolo, ha detto Catarina Alves de Oliveira, responsabile della Divisione Sviluppo Operazioni Scientifiche presso l’Agenzia Spaziale Europea e leader del team di ricerca.
Questi corpi simili a stelle che mancano di fusione sono noti come nane brune.
La domanda è, possiamo trovare proplyds attorno a qualche nana bruna in Orione?
Poco dopo la scoperta delle nane brune a metà degli anni ’90, gli astronomi hanno iniziato a chiedersi se potessero anche ospitare dischi protoplanetari.
Alcuni dei proplyds individuati dall’Hubble negli anni ’90 sembravano circondare oggetti abbastanza deboli da essere nane brune, ma mancavano le misurazioni necessarie per confermare che avevano le temperature basse delle nane brune. Un telescopio infrarosso più sensibile era necessario per tali misurazioni.
Contributi del Telescopio Spaziale James Webb
Lanciato nel dicembre 2021, il Telescopio Spaziale James Webb della NASA è il telescopio infrarosso più potente ad oggi, rendendolo perfettamente adatto per misurare le temperature di oggetti deboli nella Nebulosa di Orione che potrebbero essere nane brune, compresi i proplyds più deboli fotografati dall’Hubble 30 anni fa.
Il team di astronomi ha effettuato misurazioni spettroscopiche infrarosse su un piccolo campione di candidati nane brune in Orione utilizzando lo Spettrografo ad Infrarossi Vicino di Webb.
Questi dati hanno confermato che 20 oggetti sono abbastanza freddi da essere nane brune, il più piccolo dei quali potrebbe avere masse pari solo allo 0,5% del Sole della Terra, o cinque masse di Giove.
Altri due oggetti sono vicini alla massa minima per la fusione – il 7,5% della massa del Sole – quindi non è chiaro se siano piccole stelle o grandi nane brune.
Il campione di nuove nane brune include due proplyds deboli individuati dall’Hubble negli anni ’90, rendendoli due dei proplyds più freddi e meno massicci trovati fino ad oggi.
Le nuove osservazioni di Webb hanno appena grattato la superficie in termini di nane brune in Orione, ha detto Luhman.
La nebulosa contiene alcuni centinaia di oggetti deboli che potrebbero essere nane brune, pronti per la spettroscopia con Webb.
Future osservazioni di Orione con Webb potrebbero potenzialmente trovare molti più esempi di proplyds attorno a nane brune e determinare la massa minima alla quale esistono le nane brune.
Queste informazioni ci aiuteranno a colmare le lacune nella nostra conoscenza su come si formano le nane brune e il loro rapporto con stelle e pianeti.
Riferimento: Osservazioni JWST/NIRSpec di Nane Brune nel Cluster della Nebulosa di Orione di K. L. Luhman, C. Alves de Oliveira, I. Baraffe, G. Chabrier, E. Manjavacas, R. J. Parker e P. Tremblin, 31 ottobre 2024, The Astrophysical Journal. DOI: 10.3847/1538-4357/ad7b19.
Oltre a Luhman e Alves de Oliveira, il team di ricerca include Isabelle Baraffe e Gilles Chabrier presso l’Università di Exeter nel Regno Unito, Elena Manjavacas presso l’Agenzia Spaziale Europea, Richard J. Parker presso l’Università di Sheffield nel Regno Unito e Pascal Tremblin presso l’Université Paris-Saclay in Francia.
Le osservazioni dell’Hubble sono state effettuate attraverso il programma 10246. Le osservazioni con Webb di NIRCam e NIRSpec sono state effettuate attraverso i programmi di Osservazioni a Tempo Garantito 1256 e 1228, rispettivamente.
