Atmosfere turbolente sulle nane brune

Pianeti troppo cresciuti o stelle troppo piccole per accendersi? Le nane brune sembrano proprio collocarsi nella terra di mezzo di queste due fondamentali classi di oggetti celesti, e per questo suscitano sempre più l’attenzione degli astronomi, che studiandole vanno in cerca d’informazioni sia sull’evoluzione stellare che quella planetaria. Il quadro che finora ci hanno restituito le osservazioni mostra una grande eterogeneità delle proprietà delle nane brune: dimensioni, temperature superficiali, composizioni chimiche si sono rivelate profondamente diverse da soggetto a soggetto studiato. Forse però dietro questa apparente diversità si cela un unico responsabile: le atmosfere che avvolgono le nane brune. È quanto emerge da un lavoro guidato da Jacqueline Fahery del Carnegie Institute, e pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal Supplement Series. Le nane brune non possiedono massa sufficiente per sostenere il processo di fusione nucleare dell’idrogeno che alimenta le stelle, così dopo essersi formate, tendono a raffreddarsi e contrarsi, aumentando la loro forza di gravità sulla loro superficie. Le temperature superficiali di questi oggetti possono quindi abbracciare un ampio intervallo, che va da valori prossimi a quelli riscontrati nelle atmosfere stellari a quelli tipici dei pianeti, decisamente più bassi. Simili differenze hanno certamente delle ripercussioni sulla struttura e sulle proprietà delle atmosfere, che vanno ad aggiungersi alle differenze di massa, di età e di composizione chimica che riscontriamo osservando questi deboli oggetti. Analizzando le proprietà di 152 candidate nane brune, Faherty e il suo team ha provato a individuare se potesse esserci un denominatore comune a guidare le differenti proprietà mostrate dalle nane brune. Forte dell’identificazione di molti degli ambienti in cui si sono formate le nane brune del loro campione, il team ha potuto stabilire che sarebbero le condizioni atmosferiche variabili delle nane brune e le differenze nella composizione e nella struttura delle loro nubi le principali indiziate delle differenze osservative estreme registrate tra i vari membri di questa sorprendente classe di oggetti celesti. Tutti i luoghi di formazione delle nane brune identificate in questo lavoro sono anche regioni che vedono la presenza di esopianeti: questi risultati potrebbero dunque essere estesi ai pianeti giganti che orbitano intorno a stelle vicine. «Penso che queste giovani nane brune siano in un certo parenti stretti dei pianeti extrasolari giganti. E quindi, come tali, possiamo utilizzarle per studiare come funziona il processo di invecchiamento planetario», dice Faherty.

L’importanza dei vuoti cosmici

Gli scienziati che studiano la natura della gravità e dell’energia oscura hanno adottato una nuova strategia: andare alla ricerca di ciò che non c’è. In uno studio che compare sull’ultimo numero di Physical Review Letters, un team internazionale di astronomi afferma di aver misurato come si raggruppa la materia visibile dell’Universo studiando gli spazi vuoti che la separano e di essere riuscito a raggiungere una precisione quattro volte maggiore rispetto al passato.
In seguito alla fase chiamata ricombinazione, ovvero quando la temperatura dell’Universo è scesa abbastanza da permettere la formazione dei primi atomi, le piccole perturbazioni di densità che permeavano il cosmo sono evolute, sotto effetto della gravità, dando vita a quelli che oggi sono i filamenti di galassie, separati tra loro da enormi vuoti cosmici.
Sebbene la maggior parte della materia che compone l’Universo sia invisibile, la materia ordinaria, organizzata in galassie, viene utilizzata come tracciante dell’espansione dei vuoti, e le misure di velocità vengono sfruttate per testare la relatività generale. Nel nuovo studio, i ricercatori si sono invece concentrati sui vuoti, identificati dalla distribuzione delle galassie.
Paul Sutter, co-autore dello studio, ricercatore presso la Ohio State University e associato INAF presso l’Osservatorio Astronomico di Trieste, dice che la nuova misura può contribuire a effettuare nuovi test per la teoria della relatività generale di Einstein, che rappresenta attualmente la migliore descrizione di come funziona la forza di gravità.
Sutter paragona la nuova tecnica a «raccogliere informazioni sull’emmental studiandone le cavità», e spiega per quale motivo gli astronomi dovrebbero interessarsi agli spazi vuoti: «Le cavità sono vuote. Sembrano noiose. Le galassie sono come grandi città dislocate nell’Universo, sono piene di luci e di attività, mentre i vuoti sono i chilometri di terreni coltivati che le separano».
«Ma noi stiamo cercando prove del fatto che la relatività generale possa sbagliarsi, e la grande attività in corso nelle galassie rende difficile osservare i piccoli effetti che potrebbero dimostrarlo. È più facile cercare questi effetti nelle regioni vuote, dove ci sono meno distrazioni. Per capirci meglio: è come cercare di individuare la luce tenue di una lucciola in un campo di grano non illuminato o in una città piena di lampioni e vita notturna».

Nell’immagine una simulazione della struttura su larga scala dell'Universo rivela la rete cosmica di galassie, disposte lungo filamenti, e le vaste regioni di vuoto. Crediti: Nico Hamaus, Universitäts-Sternwarte München, Ohio State University

Le regioni vuote dello spazio, sottolinea Sutter, sono vuote solo nel senso che non contengono materia ordinaria, ma sono piene di energia oscura, la componente invisibile dell’Universo, responsabile della sua espansione accelerata.
Se da un lato è vero che, nei suoi cento anni di vita, la teoria della relatività generale ha fatto molta strada nel fornire una spiegazione su come funziona la gravità, è altrettanto vero che Einstein non poteva sapere nulla dell’energia oscura, e anzi, si è a lungo battuto contro la presenza di quel termine scomodo, che serviva per far tornare i conti. Per questo gli astronomi oggi sono al lavoro per scoprire se questa teoria sia in grado di reggere in un Universo dominato da una componente imprevista.
Il team di ricercatori, diviso tra Stati Uniti, Germania, Francia e Italia, ha effettuato simulazioni al computer e costruito un modello per le cavità dello spazio, confrontando poi i dati ottenuti con le osservazioni raccolte dalla Sloan Digital Sky Survey. L’analisi dei modelli di densità di materia e di crescita delle strutture cosmologiche sviluppati tenendo conto della fisica dei vuoto ha rivelato un miglioramento della precisione pari a quattro volte gli studi precedenti.
Gli scienziati erano alla ricerca di piccole deviazioni in ciò che accade all’interno dei vuoti rispetto a quanto previsto dalla relatività generale, e non ne hanno trovato nessuno. Quindi la teoria di Einstein continua ad essere valida. I risultati e i modelli prodotti da questo studio sono disponibili al pubblico sul sito web dedicato al progetto, in modo che chiunque sia interessato possa utilizzarli in futuro.
«I nostri risultati dimostrano che all’interno delle cavità si possono trovare un sacco di informazioni fino ad ora inesplorate», conclude Sutter. «È letteralmente come tirar fuori qualcosa dal nulla». Nell’immagine una simulazione della struttura su larga scala dell’Universo rivela la rete cosmica di galassie, disposte lungo filamenti, e le vaste regioni di vuoto. Crediti: Nico Hamaus, Universitäts-Sternwarte München, Ohio State University
di Elisa Nichelli (INAF)

Il cielo del mese: le costellazioni

Attendiamo lo spengersi delle ultime luci del crepuscolo e volgiamo lo sguardo verso Sud. Ci troviamo nel Sagittario, costellazione che occupa la zona della volta celeste nella quale è situato il centro della nostra galassia, la Via Lattea. Se già ad occhio nudo possiamo apprezzare e intuire l’immensità del disco di stelle, oltre 100 miliardi, in cui siamo immersi, già con un binocolo il numero di astri visibili è incalcolabile, e innumerevoli sono le nebulose e gli ammassi stellari che si possono scorgere. Con un telescopio possiamo poi trovare una vera miniera di oggetti del cielo, splendidi soggetti per gli appassionati di astrofotografia. A Sud-Est troviamo invece il Capricorno e l’Acquario, costellazioni relativamente grandi ma prive di stelle brillanti e difficilmente riconoscibili senza l’ausilio di una carta del cielo. A Nord-Ovest la brillante stella Arturo contende a Vega il primato di astro più luminoso: essa fa parte del Bootes, dall’inconfondibile forma ad aquilone. Alla sua sinistra, la piccola costellazione della Corona Boreale. Nei pressi del Triangolo Estivo (immagine), formato da Vega Altair e Deneb, possiamo cimentarci nel riconoscimento delle costellazioni minori, come la Freccia (o Saetta) – tra il Cigno e l’Aquila – o il Delfino – facilmente individuabile per la sua forma a rombo – o la ancora più ostica Volpetta. In direzione Nord, la stella polare è come sempre al centro della famiglia delle costellazioni circumpolari. L’Orsa Maggiore e l’Orsa Minore sono accompagnate, procedendo in senso orario, dal Dragone, da Cefeo e, con la caratteristica forma a “W”, da Cassiopea. Infine a Est vedremo sorgere il grande quadrilatero di Pegaso, seguito da Andromeda (da non perdere l’omonima galassia catalogata da Messier come M31) e Perseo, che ritroveremo protagonisti dei cieli autunnali. Ricordiamo che nel Perseo si trova il radiante dello sciame di meteore detto appunto delle Perseidi.
di Stefano Simoni (Astronomia.com)

 

Terre abitabili, ecco il nuovo catalogo

È passato circa un anno dall’annuncio della scoperta di Kepler-452b , il pianeta “gemello” della Terra più promettente di tutti, grazie alle sue dimensioni, distanza e tipologia della stella madre. Un team internazionale di ricercatori ha presentato un nuovo studio, con il quale ha individuato i pianeti che hanno la probabilità più alta di assomigliare alla nostra casa rocciosa tra gli oltre 4000 pianeti extrasolari scoperti fino ad ora dalla missione Kepler della NASA. La ricerca raccoglie in tutto 216 pianeti situati nella zona abitabile del proprio sistema planetario, ovvero quella regione che circonda la stella all’interno della quale la superficie del pianeta potrebbe ospitare acqua allo stato liquido. Tra questi, 20 mostrano caratteristiche tali da poter essere considerati simili alla Terra. «Quello che presentiamo è il catalogo più completo e aggiornato dei pianeti scoperti da Kepler che si trovano nella zona abitabile della propria stella», dice Stephen Kane, professore presso la San Francisco State University (SFSU) e primo autore dello studio. «Ciò significa che possiamo concentrarci su questi pianeti, eseguendo osservazioni e studi più approfonditi, per scoprire come sono fatti e se sono effettivamente abitabili». I limiti imposti dalla definizione di abitabilità sono cruciali: se il pianeta è troppo vicino alla propria stella, sperimenterà un effetto serra amplificato, come si osserva su Venere, mentre se si trova troppo lontano, l’acqua sarà presente solo sotto forma di ghiaccio, come accade su Marte. Kane e i suoi colleghi hanno classificato i pianeti selezionando prima quelli appartenenti alla zona abitabile della propria stella, sia secondo criteri rigidi che seguendo una definizione più ottimistica, e poi hanno individuato quelli di dimensioni più piccole, escludendo quindi i giganti gassosi. I 20 pianeti che hanno superato con successo la selezione più restrittiva sono quelli rocciosi che cadono all’interno della zona abitabile definita con maggior rigidità, e hanno dunque più probabilità di essere simili alla Terra. Il team guidato da Kane ha già iniziato a raccogliere dati aggiuntivi su questi pianeti, così come su quelli che ricadono nelle altre categorie. Lo studio e la catalogazione degli esopianeti scoperti da Kepler ha comportato per il team un lavoro lungo circa tre anni. «È emozionante rendersi conto dell’enorme quantità di pianeti che ci sono là fuori», commenta Michelle Hill, laureanda presso la SFSU e co-autrice della ricerca. «Fa riflettere, e rende del tutto improbabile che la Terra sia l’unico luogo dove è possibile trovare la vita». «Ci sono un sacco di candidati pianeti nell’Universo, e abbiamo a disposizione tempi limitati per osservarli con i nostri telescopi», spiega Kane. «Questo studio è un grande passo avanti verso la formulazione di una risposta alla domanda su quanto sia comune la vita nell’Universo, e quanto siano comuni pianeti come la Terra».
di Elisa Nichelli (INAF)

Il cielo del mese: arrivano le lacrime di San Lorenzo

Con agosto torna l’affascinante appuntamento celeste delle ‘lacrime di San Lorenzo’, ovvero le meteore appartenenti allo sciame delle Perseidi. Quest’anno il massimo della loro attività è previsto nella notte tra l’11 e il 12, ma anche le notti tra il 10 e il 15 potranno essere adatte per dar loro la caccia. Nuvole permettendo, la loro osservazione sarà solo marginalmente disturbata dalla Luna, che in quei giorni apparirà solo per qualche ora dopo il tramonto. Le ore migliori per seguire il fenomeno sono quelle più tarde della notte, soffermandosi sulle regioni a nord est del cielo, in direzione della costellazione di Perseo. Le scie luminose che potremo osservare in quei giorni alzando lo sguardo al cielo sono prodotte da piccolissimi frammenti della cometa Swift-Tuttle che incrociano la nostra orbita. Entrando con grandissima velocità nell’atmosfera terrestre, queste particelle, grandi anche solo come un granello di sabbia, la ionizzano, creando le caratteristiche scie luminose. Ad aver avanzato per primo questa spiegazione è stato l’astronomo italiano Giovanni Virginio Schiaparelli nel 1866, proprio basandosi sull’osservazione delle Perseidi. Ma nel mese di agosto ci saranno molti altri motivi per alzare lo sguardo al cielo e perdersi nella sua bellezza: oltre alle splendide costellazioni che caratterizzano questo periodo, sono infatti previste diverse congiunzioni: la più spettacolare sarà quella tra Venere e Giove, la sera del 27, anche se per osservarla non sarà facilissimo, poiché i due corpi celesti saranno molto bassi sull’orizzonte occidentale. Siete curiosi di saperne di più su questi fenomeni? Allora non vi resta che guardare il video del cielo del mese sul sito INAF.
di Marco Galliani (INAF)