Il telescopio James Webb scopre per la prima volta Nane Brune extragalattiche nella Piccola Nube di Magellano

Troppo piccole per essere stelle, ma troppo grandi per essere pianeti, questa la caratteristica delle nane brune. Finalmente, grazie a James Webb, se ne sono scoperte anche al di fuori della nostra Galassia.

Immagine dell'ammasso stellare NGC602 all'interno della nebulosa N90. L'immagine è stata ottenuta con le camere NIRCam e MIRI del telescopio James Webb. Credit: ESA/Webb, NASA & CSA, P. Zeidler, E. Sabbi, A. Nota, M. Zamani (ESA/Webb)

Fino ad oggi se ne conoscevano circa 3000, tutte e solo all'interno della nostra Galassia. Essendo corpi celesti poco brillanti, per questo motivo appunto chiamate brune, era stato possibile osservare solo le più vicine alla Terra. Il telescopio James Webb ha permesso un salto di qualità, scoprendo le prime nane brune extragalattiche, ai bordi della Piccola Nube di Magellano.

Perché nane e perché brune

Ciò che fino ad oggi aveva reso difficile scoprire nane brune al di fuori della nostra Galassia è stata la natura stessa di questi corpi celesti, cioè la loro bassa luminosità.

Infatti, la luminosità di una stella dipende innanzitutto dalla temperatura superficiale - più calda la stella e più elevata la sua luminosità- ma anche dalle dimensioni - maggiori sono le dimensioni maggiore la loro luminosità.

Purtroppo, le nane brune sono svantaggiate su entrambi i fronti, sia perché sono molto fredde (le temperature superficiali non superano i 1000 gradi), sia perché sono molto piccole (hanno raggi inferiori ai 2/10 del raggio solare).

Come si diceva, questi corpi celesti sono troppo grandi per essere pianeti (hanno masse comprese tra circa 13 e 75 volte la massa di Giove), ma anche troppo piccole per essere stelle.

Le temperature che vengono raggiunte all'interno del nucleo di una nana bruna permettono appena un bruciamento minimo di combustibile nucleare, quanto basta per contrastare la gravità e mantenerle in equilibrio idrostatico, ma insufficiente a farle splendere come le altre stelle più massicce.

Per scoprire nane brune extragalattiche serviva Il James Webb.

Le nane brune extragalattiche

Serviva un telescopio come James Webb con elevata sensibilità nell’infrarosso, cioè la banda spettrale in cui le nane brune sono più luminose, ma anche con elevata risoluzione spaziale per poter osservare nane brune extra galattiche distanti 200.000 anni luce dalla Terra.

Le candidate nane brune sono state trovate all’interno di un ammasso stellare classificato con il nome di NGC602, dove NGC sta per New General Catalog.

Nana bruna — Rappresentazione artistica di una nana bruna. Credit: Nasa/Jpl, Jonathan Gagné

NGC602 è un giovane ammasso stellare, cioè un insieme costituito da centinaia a migliaia di stelle che si sono formate contemporaneamente a partire da una stessa nube molecolare. Con un’età stimata di appena 5 milioni di anni, è così giovane da essere ancora inviluppato all’interno della sua nebulosa, chiamata N90, cioè è ancora immerso nei gas e nelle polveri residue dell’iniziale nube da cui l’ammasso si è formato.

Nella foto di copertina, ma ancora meglio in quella di sotto ottenuta con il telescopio Hubble, la posizione dell'ammasso stellare NGC602 all'interno della nebulosa N90 è stato marcato con un cerchio tratteggiato in rosso. E' lì in mezzo che il telescopio James Webb è riuscito a scovare le nane brune.

Nell'immagine, oltre all'ammasso stellare e alla nebulosa N90, visibile perchè illuminata dalle stelle più brillanti presenti in essa, si notano anche numerose galassie che in effetti sono di sfondo, cioè molto più distanti, come anche si notano stelle sia di sfondo che in primo piano, cioè più vicine rispetto all'ammasso.

Questo giovane ammasso stellare si trova ai bordi della Piccola Nube di Magellano, ad una distanza di circa 200.000 anni luce dalla Terra.

La Piccola Nube, insieme alla Grande Nube di Magellano, sono due galassie irregolari satelliti della nostra Galassia, cioè sono legate gravitazionalmente alla nostra Galassia e le orbitano attorno.

Già precedentemente l’ammasso NGC602 era stato oggetto di osservazioni da parte del telescopio spaziale Hubble. Questi aveva scoperto che in esso esistevano delle interessanti regioni in cui era in corso il processo di formazione di nuove stelle.

Ciò che rende interessanti queste regioni di formazione stellare in NGC602, a dispetto delle numerosissime presenti nella nostra stessa Galassia, è il fatto che queste si trovano in un ambiente molto diverso da quello della nostra Galassia, più simile invece all’ambiente primordiale costituito prevalentemente di idrogeno ed elio e povero, se non privo, di elementi più pesanti dell’elio.

NGC602 offre l’opportunità di studiare il processo di formazione stellare in un ambiente molto diverso da quello della nostra Galassia.

La scoperta delle nane brune extragalattiche è stata pubblicata sulla rivista Astrophysical Journal da parte di un team guidato da Peter Zeidler dello Space Telescope Science Institute: Baltimore, MD, US.

Riferimenti allo studio:

"Discovering Subsolar Metallicity Brown Dwarf Candidates in the Small Magellanic Cloud" by P. Zeidler et al. 2024 ApJ https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad779e