Utilizzando il telescopio spaziale James Webb, gli astronomi hanno fatto la sorprendente scoperta di emissioni di metano provenienti da una nana bruna, o “stella fallita”. La scoperta suggerisce che la nana bruna presenta aurore e potrebbe anche essere orbitata da un’esoluna sconosciuta, hanno detto i ricercatori. La scoperta della nana bruna da parte di Webb è sorprendente, perché non si prevede che questi mondi freddi e isolati siano abbastanza caldi da consentire al metano di emettere luce infrarossa.
Questi risultati si devono ad un programma di Webb volto a studiare 12 nane brune. Suggeriscono che queste stelle fallite possano generare aurore simili alle aurore polari della Terra, così come a quelle viste su Giove e Saturno. La mancanza di una stella vicino a questa nana bruna solitaria può significare che le luci polari sopra di essa sono generate da una luna attiva nascosta.
Il team di studio ha studiato la nana bruna fredda CWISEP J193518.59–154620.3 (W1935), situata a 47 anni luce dalla Terra. Con una massa tra 6 e 35 volte quella di Giove, è noto che W1935 ha una temperatura superficiale di circa 204°C. “Il gas metano è previsto nei pianeti giganti e nelle nane brune, ma di solito lo vediamo assorbire la luce, non brillare”, ha detto in una nota Jackie Faherty, team leader e senior education manager presso l’American Museum of Natural History. “All’inizio eravamo confusi su ciò che stavamo vedendo, ma alla fine la scoperta si è trasformata in puro entusiasmo”.
Perché alcune stelle falliscono?
Le nane brune prendono il loro sfortunato soprannome di “stelle fallite” perché, nonostante si siano formate direttamente da una nube di gas e polvere collassata come una stella, non hanno massa sufficiente per innescare la fusione nucleare dell’idrogeno in elio nei loro nuclei. Questo è il processo che definisce cosa sia una stella della sequenza principale; quindi le nane brune – che hanno masse maggiori dei pianeti più grandi ma più piccole della stella più piccola – tecnicamente “non riescono” a raggiungere questo status.
Faherty e colleghi stavano osservando diverse nane brune con Webb quando hanno notato che W1935 era simile, ma con un’interessante differenza: emette metano, qualcosa mai visto prima attorno a una stella fallita.
La modellazione di W1935 ha rivelato che questa particolare nana bruna ha anche una cosiddetta “inversione di temperatura”. Si tratta di è un fenomeno in cui l’atmosfera di un pianeta diventa più fredda a livelli più profondi. Questo è qualcosa che di solito si osserva nei pianeti in orbita attorno a stelle che riscaldano la loro atmosfera dall’alto verso il basso, ma non era previsto per W1935 perché la nana bruna è isolata e non c’è alcuna fonte di calore esterna.
“Siamo rimasti piacevolmente scioccati quando il modello ha previsto chiaramente un’inversione di temperatura“, ha affermato nella dichiarazione Ben Burningham, membro del team e scienziato dell’Università dell’Hertfordshire. “Ma dovevamo anche capire da dove provenisse quel calore extra nell’atmosfera superiore”.
L’esempio di Giove e Saturno
Per risolvere questo mistero, il team ha osservato più da vicino i giganti gassosi del Sistema Solare, Giove e Saturno. Entrambi questi giganti gassosi hanno emissioni di metano ed entrambi hanno atmosfere che dimostrano un’inversione di temperatura. Per Giove e Saturno, la causa delle emissioni di metano e dell’inversione di temperatura sono le aurore, portando Faherty e il team a concludere che questo è ciò che Webb aveva rilevato intorno a W1935. La grande domanda è: cosa sta guidando l’aurora su W1935?
L’aurora sulla nana bruna W1935
Questo è un problema, perché il vento solare – il flusso di particelle cariche provenienti dal Sole – è il principale motore delle aurore per Giove, Saturno e la Terra. Queste cariche colpiscono i campi magnetici dei pianeti e viaggiano lungo le linee di campo, interagendo con le particelle nell’atmosfera. Ciò riscalda gli strati superiori dell’atmosfera e provoca l’emissione di luce vicino ai poli del pianeta. Senza una stella ospite che colpisca W1935 con venti stellari, tuttavia, questo processo non può essere il principale motore dell’aurora della nana bruna solitaria.
Tuttavia, l’aurora di Giove e Saturno ha un fattore secondario, sotto forma di particelle cariche che fluiscono nei giganti gassosi come conseguenza delle loro lune attive che espellono materiale nello spazio. Ad esempio, Io, luna di Giove, è il corpo più vulcanico del Sistema Solare, eruttando lava per decine di chilometri nello spazio, mentre Encelado, luna di Saturno, emette nello spazio geyser che contengono vapore acqueo e altro materiale che contemporaneamente congela e bolle quando colpisce lo spazio.
Pertanto, l’aurora di W1935 senza stelle o venti stellari indica che attorno alla nana bruna potrebbe orbitare una luna attiva.
Saranno necessarie ulteriori prove prima che gli scienziati possano confermare per la prima volta l’esistenza di una luna intorno ad una nana bruna. Fino ad allora, queste prime indicazioni offrono un’idea di quanto sia stato influente il telescopio James Webb da quando ha iniziato a inviare le sue osservazioni dell’universo sulla Terra nell’estate del 2022. “Ogni volta che un astronomo punta il telescopio spaziale James Webb verso un oggetto, c’è la possibilità di una nuova scoperta strabiliante“, ha concluso Faherty. “Le emissioni di metano non erano nei miei radar quando abbiamo avviato questo progetto, ma ora che sappiamo che può esistere e che la spiegazione è così allettante, sono costantemente alla sua ricerca. Fa parte del modo in cui la scienza va avanti”.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature.
