Incredibile ed inaspettata aurora polare osservata su una nana bruna. È la prima volta
Le aurore polari sono comunemente osservate sulla Terra, ma anche su altri pianeti del Sistema Solare. Ma scoprirne una su una nana bruna era l'ultima cosa che si sarebbe aspettato il team di astronomi che l'ha recentemente osservata. È lì dove non potrebbe esistere.
Che le nane brune siano una “terra di mezzo” tra stelle e pianeti si sapeva. La recente scoperta della presenza di aurore polari su una nana bruna conferma ulteriormente la peculiarità di questi oggetti astronomici.
Infatti, sappiamo che le aurore vengono prodotte sui pianeti se però vicini ad una stella o con lune in cui sia presente attività vulcanica. Avere osservato una nana bruna con aurore, ma tuttavia senza stella vicina e senza lune vulcanicamente attive, ha veramente spiazzato gli astronomi.
Cosa sono le nane brune
Le nane brune vengono definite come “stelle mancate”, ma sono anche “pianeti mancati”. La loro massa è maggiore di quella dei pianeti più massicci ma è troppo piccola perché diventino una stella.
Le stelle sono tali poiché la loro elevata massa ha prodotto densità e temperature così alte nel loro nucleo da innescare le reazioni di fusione termonucleare dell’idrogeno in elio. Pertanto, queste possiedono una loro efficacissima sorgente di energia nucleare che le permette di splendere di luce propria.
Invece, le nane brune avendo una massa non superiore a 8-10 centesimi di quella del Sole, non hanno raggiunto nel loro nucleo temperature sufficientemente alte. Al più, sono riuscite a bruciare il solo deuterio (un isotopo dell’idrogeno) in elio così da produrre una minima quantità di calore e luce raggiungendo temperature superficiali non superiori ai 2000 K (il Sole ha una temperatura superficiale di circa 5800 K).
E’ recentissima l’osservazione da parte del James Webb di tre nane brune ultraleggere in una regione, la nebulosa IC 348, in cui è in corso la nascita di stelle.
Cosa sono le aurore
Il Sole, ma anche le altre stelle, soffia in modo continuativo un flusso di particelle elettriche, il vento solare (o in generale vento stellare), che promana in tutto lo spazio circumstellare.
Quando la Terra viene investita da questo vento, le particelle cariche di questo vento elettrico vengono catturate dal campo magnetico terrestre. Più precisamente, le particelle di vento vengono catturate dalle linee del campo magnetico terrestre, che uscendo da un polo rientrano nel polo opposto, e trasportate verso i poli.
Queste particelle eccitano (aumentandone il livello di energia) le molecole atmosferiche presenti nella ionosfera terrestre. Le stesse, successivamente diseccitandosi (tornando al loro livello di energia di partenza), emettono una radiazione elettromagnetica come un piccolo lampo colorato. L’insieme di tutti questi piccoli lampi produce come effetto visivo le aurore.
Nel nostro Sistema solare, i due pianeti Giove e Saturno mostrano aurore polari. A differenza della Terra, queste vengono prodotte sia dal vento solare, ma anche dalle emissioni di particelle da parte dei vulcani attivi presenti su due delle loro lune: la luna Io di Giove e la luna Enceladus di Saturno.
Cosa è stato osservato
Un team di scienziati guidati da Jackie Faherty, nel portare avanti una ricerca sulle nane brune, ha avuto approvata una proposta di osservazione con il James Webb da parte del suo TAC, cioè la commissione che si occupa di assegnare tempo telescopio.
Nell’osservare 12 nane brune ne hanno trovata una con una assoluta peculiarità. Mentre tutte le altre presentavano presenza di metano “freddo” la nana bruna W1935 presentava metano “caldo”. Più tecnicamente, il telescopio James Webb ha ottenuto spettri infrarossi di ciascuna nana bruna. Mentre in 11 nane brune il metano risultava in assorbimento, la W1935 lo mostrava in emissione.
Questo significa che mentre l’atmosfera di 11 nane era più fredda della superficie, in W1935 l’atmosfera (o almeno una parte di essa) risultava essere più calda. L' ipotesi interpretativa è stata che queste strutture atmosferiche più calde siano proprio aurore, in analogia con quanto osservato nelle aurore dei pianeti del sistema solare.
I risultati preliminari di questo studio sono stati recentemente presentati al 243mo meeting dell'American Astronomical Society a New Orleans.
Perché le aurore sulla nana bruna sono inaspettate
Affinché ci siano aurore servono allora due ingredienti: una stella che soffi un vento stellare di particelle elettriche, oppure la presenza di lune con attività vulcanica, ed un pianeta che possegga un campo magnetico dipolare, simile a quello della Terra.
La nana bruna non possiede né stella vicina né lune attive.
Infatti, si tratta di una nana bruna isolata lontana da qualsiasi altra stella che possa produrre il vento stellare necessario ad innescare le aurore. Inoltre, al momento non sono state rivelate lune attorno a questa nana che, se vulcanicamente attive, possano loro innescare le aurore.
La comprensione dell’origine di queste aurore è una vera sfida per gli astronomi. Lo studio del sistema solare potrebbe in futuro suggerire un analogo per capire meglio la formazione delle aurore, magari con un terzo tipo di meccanismo. Come anche lo studio delle aurore sulle nane brune potrebbe aiutare a capire meglio la natura di questi oggetti, in cui le aurore potrebbero "autogenerarsi" senza intervento esterno.
Sicuramente il team che ha comunicato la scoperta continuerà ad investigare per trovare il meccanismo responsabile.