Alla scoperta delle “nane brune” solitarie abitanti dello spazio...

LIBERAL BIMESTRALE
di Darwin Pastorin
Anno V numero 30 - Giugno - Luglio 2005

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Sino a una decina di anni fa le nane brune (brown dwarfs in inglese) erano poco più che una curiosità teorica nei libri di astronomia. Non si sapeva con certezza se tali oggetti, di masse e temperature intermedie fra quelle dei pianeti giganti e delle stelle nane più fredde, esistessero. Oggi il problema della loro esistenza non si pone più, sostituito da quello della classificazione degli oggetti appartenenti a questa nuova famiglia di corpi celesti. La prima nana bruna, dal seducente nome G1229B, fu scoperta nel 1995 da Nakajima e collaboratori. Era un oggetto dalle caratteristiche substellari, più simile al pianeta gigante Giove che alle cosiddette stelle nane rosse M, le stelle di massa minore e meno calde allora note. Nel giro di pochi anni furono scoperte centinaia di nane brune grazie a speciali programmi di ricerca su grande scala nell’infrarosso (2MASS, DENIS, SDSS), necessari perché le nane brune non sono abbastanza calde per emettere luce nelle frequenze ottiche. La massa delle nane brune è meno di un decimo di quella del Sole, quindi assai più grande di quella di Giove, che è meno di un millesimo di quella del Sole. Quando la loro massa supera di 13 volte quella di Giove è possibile l’innesco di reazioni di fusione nucleare coinvolgenti il deuterio, le quali producono energia in misura assai piccola rispetto a quella prodotta dalle reazioni di fusione dell’idrogeno nelle stelle normali. Si calcola inoltre che il deuterio vada esaurito in meno di cento milioni di anni, un tempo breve sulla scala di vita di tali oggetti. La maggior parte dell’energia emessa da una stella bruna è prodotta dalla contrazione gravitazionale nella sua fase di nascita. La stella, quindi, essenzialmente si spegne e viaggia fredda e oscura nello spazio.
La speciale termodinamica di tali stelle porta a significative conseguenze, che le fanno oggetto di speciale interesse per la ricerca. La prima è che mentre nelle stelle normali la temperatura dappertutto elevatissima (da almeno 10 mila gradi a oltre un milione) rende la materia presente solo in forma atomica e usualmente ionizzata, nell’atmosfera densa e tiepida delle nane brune possono formarsi molecole complesse, probabilmente anche organiche; e qui si può discutere fin dove tale complessità possa arrivare. La seconda è che le atmosfere delle nane brune posseggono nubi, dalla grande complessità, che anch’esse possono contribuire a rendere assai vario l’ambiente di tali stelle. Sulla formazione delle nane brune esistono varie teorie. Possono formarsi, pare, da getti emessi da stelle in formazione; possono formarsi da condensazione di materiale nelle nubi molecolari o in generale in nubi di gas e polveri che, se hanno una massa superiore alla cosiddetta massa di Jeans (circa 7 volte la massa di Giove), possono collassare e generare una nana scura. Problemi aperti riguardano la possibilità che nane scure orbitino altre stelle, viaggino nello spazio in coppie o sistemi multipli (come avviene per la maggior parte delle stelle; il nostro Sole è un’eccezione) o abbiano pianeti. Infine quante esse siano non è noto. La risposta a questa domanda potrebbe dare un contributo all’aperto problema della massa mancante e, perché no, potrebbe porre il problema se il nostro sistema solare abbia mai interagito con uno di questi solitari abitanti dello spazio…