Nane Marroni
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Fino ad abbastanza recentemente la nostra conoscenza sulle stelle ed I pianeti era pressochè lineare. Le stelle splendevano, emettendo luce per i processi di fusione dell’idrogeno, e i pianeti erano oggetti scuri che orbitanti attorno a loro Questo era semplicemente il senso comune. Nessuno spendeva troppe notti insonni preoccupandosi di cosa accadrebbe quando un oggetto, sottostante al processo di accrescimento di gas per formare una stella o un pianeta, finirebbe la massa in qualche luogo intermediario. C’è una grandezza critica di circa 80 volte la massa di Giove alla quale un corpo può sostenere la fusione dell’idrogeno dovuta a temperature e pressioni generate dalla sua gravità (1). Quando una stella si è formata. La formazione dei pianeti è molto meno conosciuta, e l’emergente scoperta di pianeti extra-solari stanno movendo gli astrofisici nel rivedere e correggere le loro teorie. Non di meno, quando un pianeta si sta formando, oltre molte masse di Giove in grandezza, poi rimane semplicemente così; un pianteta. Come la massa si accresce, le cose cominciano a diventare più complicate.

 

Sagan, Shapley & Marley

 

Il concetto di nane marroni è stato accantonato per un po’ di tempo, sebbene dati non troppo solidi sono stati disponibili fino ad abbastanza di recente. Carl Sagan citò enigmaticamente una descrizione degli anni ’50 riguardo le nane marroni nel suo libro “Pale Blue Dot”  datato 1995.
 

”Negli anni ’50, fu suggerito dall’astronomo Harlow Shapley di Harvard che le nane marroni – lui le chiamava “Stelle Lillipuziane” – erano abitate, Si immaginò le superfici calde come un giorno di giugno a Cambridge, con grandi vastità. Ci sarebbero stelle dove gli uomini potrebbero sopravvivere e esplorare." (2)

Ciò che rende questa citazione strana è che la conoscenza di Sagan sulla natura delle nane marroni deve essere stata vastamente superiore a questo datato e semplice punto di vista di Shapley. Allora perchè usare ciò quando risulta ovvia l’erratezza del concetto? Lui non mitigò la cosa offrendo un punto di vista più moderno riguardo la natura delle stelle fallite. Posi questa domanda al Dottor Mark Marley, un accademico specializzato nello studio di nane marroni, e questa fu la sua risposta:  

"Ho visto la citazione nel libro e concordo con te che non è molto rilevante. Ma quando Sagan scrisse il libro c’era solo un’evidenza indiretta delle nane marroni. Oggi sappiamo che esistono e  che sono veramente simili a Giove. Quando scrisse quel libro, era possible, sebbene non del tutto, che le nane marroni potevano essere qualcosa di simile alla terra. Noi oggi sappiamo che questo non è un caso. Se io avessi scritto il libro, sapendo quello che si conosceva al tempo, non avrei avuto incluso la citazione.

Nota che mentre le nane marroni sono inabitate, esse, però, possano avere lune abitabili." (3)

All’incirca così. Dovrei menzionare che Mark Marley non sottoscrive il mio lavoro in alcun modo, e mi stava dando solo alcune risposte d’aiuto riguardo le mie domande sulle nane marroni. Comunque la sua risposta include in sè l’inestimibale avviso che la vita potrebbe essere possibile sulle lune di una nana marrone.  

Quando le nane marrone diventano rosse

Il termine “nana marrone” fu usato per la prima volta da Jill Tarter, dell’istituto SETI, nella sua tesi di dottorato del 1975, per correggere l’uso del precedente termine “nana nera”. Come lei dice:  
"L’uso del termine “nana near” fu inappropriate perchè fu già stato usato per descrivere la fase finale di una stella  completamente evoluta come se si raffreddasse dallo stadio di nana bianca." (1)

Le nane marroni sono difficili da trovare. Loro “ardono solo fievilmente”, emettendo la maggior parte della loro radiazione negli infrarossi. Questo perché sono sotto il limite stellare di 0.08 masse-solari, e non riescono ad innestare il processo di fusione stellare. Invece, esse emettono radiazione lasciata oltre la loro formazione. Durante il breve intervallo di vita di una nana marrone, più sono giovani, più appaiono luminose. Così abbiamo più possibilità di scoprire nane marroni che si sono già formate. Come invecchiano, cominciano ad apparire come Giove,a differenza solo di una massa molto più grande. In generale, ci si aspetta che la luminosità di una nana marrone possa essere all’incirca un centunmillesimo di volte di quella del Sole (4).Le sue caratteristiche spettrali sono diverse da quelle delle stelle più fredde, mostrando inusualmente una linea di assorbimento del litio,elemento a breve vita.

Contrariamente alla descrizione implicata dal suo nome, la nana marrone appare rossa, molto rossa.  Una nana marrone fu scoperta nelle vicinanze del sistema solare da Maria Teresa Ruiz dell’ESO (Osservatorio dell’Europa Meridionale) nel 1997, una scoperta che offre un potenziale per molti studi migliori di questi oggetti sfuggevoli. Lei li denominoò KELU-1, il termine che sta per “rosso” nel linguaggio delle popolazioni indigene del centro Cile. 

Sebbene la sua distanza sia pari a 33 anni-luce, la sua magnitudine visuale è di 22.3, che è la brillantezza stabilita dale ipotesi di Murray per una nana marrone nella Nube di Oort. Ciò dà un precedente per la scoperta di questa magnitudine. (5)

  Scoperte delle nane marroni

 La nana marrone più conosciuta, e che possiamo vedere attraverso il limite terrestre tramite un telescopio da 60-inch (1.5m), è Gliese 229B scoperta nel 1995. Questo è un sistema binario con la nana rossa a massa-bassa Gliese 229B, ad una distanza di soli 19 anni-luce dal Sole.

La separazione tra la nana marrone e la sua stella compagnia è pari circa alla stessa di quella tra il Sole e Plutone.  La sua lumininosità è quasi un decimo della stella più brillante. Il suo spettro presenta una forte presenza di metano e vapor acqueo. Il metano potrebbe non esistere se la temperatura superficiale fosse sotto i 1500K.

Gli astronomi considerano che abbia una temperatura pari a circa 900K (confrontando con Giove che ne ha 900K), la sua massa tra le 20 e 55 masse di Giove, e l’età del sistema binario tra 1 e 5 milioni di anni. Ha una foschia come uno smog che giace in profondità nella sua atmosfera, che la fa essenzialmente più luminosa nel visibile che in altre bande di osservazione. 

E’ possible che luce ultravioletta dalla sua stella compagna cambi le sue proprietà atmosferiche da quelle di un’isolata nana marrone, come KELU-1. (1)  L’immagine soprastante mostra 3 nane marroni confrontate con Giove, il Sole e la nana rossa Gliese A (6).  Nota le temperature molto più alte di queste nane marroni confrontate a quelle di Giove.

Così le nane marroni emettono luce visibile, benchè debolmente, ma è fresca abbastanza da trattenere atmosfera come un pianeta! Stelle e pianeti non così a lungo appaiono essere così interamente entità differenti. Immagina di vivere su una luna  di una nana marrone: la stella oscura emetterebbe luce rossa e calore, ancora assomiglierebbe a giove riguardo l’estensione e la consistenza atmosferica. Quasi come Giove in fiamme, forse! La tua luna non sarebbe solo riscaldata dall’intensa radiazione infrarossa della nana marrone, ma anche dai suoi effetti mareali (come Io e Europa sono scaladati dall’altrimenti fredda Giove), e dal suo ambiente a luce rossa.

Se la tua luna fosse di tipo terrestre, in alter parole se avesse oceani d’acqua e atmosfera ricca di azoto, non potrebbe esserci l’emergenza della vita intereamente possibile? Mark Marley sembra pensare così. Senza la pericolosa radiazione ultravioletta ei raggi cosmici emessi dal Sole, si potrebbe dire che questo tipo di ambiente sia attualmente preferibile a quello della Terra!

Scritto da Andy Lloyd

Traduzione in italiano scritta da Mattia A. Galiazzo

Dark Star Italia

 

1) R. Naeye ‘Astronomy’ Aug 1999, p36-42
2) C. Sagan "Pale Blue Dot" p392 Headline Book Publishing
3) Correspondence from M. Marley, 28/1/00
4) David Griffin "How can we detect Brown Dwarfs?" 1998
5) ESO press release 7/97 "A Faint and Lonely Brown Dwarf in the Solar Vicinity".
http://www.eso.org/outreach/press-rel/pr-1997/pr-07-97.html
6) Thanks to James Monds http://sci.esa.int/content/news/index.cfm?aid=18&cid=12&oid=28886
7) Reuters, 11 July 2000, By Deborah Zabarenko, Washington
8) "Nest of Elusive Brown Dwarfs Seen in Stellar Nursery" Thanks to JJK and Damon Elkins
http://space.com/scienceastronomy/astronomy/brown_dwarfs_011025.html
9) R. Stenger "In a first, object near a star caught on camera" 7 Jan 2002, with thanks to Allene Keller and Theo
http://www.cnn.com/2002/TECH/space/01/07/brown.dwarf/index.html
10) R. Britt "Dark Planets May Orbit Strange Nearby Objects" 7th June 2001, painting by B. Scott Kahler
http://www.space.com/scienceastronomy/astronomy/aas_browndwarfs_010607.html
11) J. Hills Astron. J. 86, 1730 (1981)
12) J. Hills Astron. J. 90, 1876-1882 (1985)
13) "Brown Dwarf Found Orbiting Star at Earth-like Distance" http://www.cosmiverse.com/news/space/space05210207.html
With thanks to Brant McLaughlin and David Pearson
14) Astronomers Find Jupiter-Like Weather On Brown Dwarfs http://www.spacedaily.com/news/extrasolar-02l.html
Or http://www.ucla.edu/Templates/NewsItem1.html 23rd May 2002 Thanks to Brant
15) "TWA 5B: X-Rays Found From a Lightweight Brown Dwarf" http://chandra.harvard.edu/photo/2003/twa5b/
With thanks to James Monds
16) "X-rays found from a lightweight brown dwarf" http://www.spaceflightnow.com/news/n0304/14browndwarf/

17)    "An Artist's View of Brown Dwarf Types" Dr. Robert Hurt of the Infrared Processing and Analysis Center  http://spider.ipac.caltech.edu/staff/davy/2mass/science/comparison.html
18)  A. Burrows et al "Beyond the T Dwarfs: Theoretical Spectra, Colors, and Detectability of the Coolest Brown Dwarfs" astro-ph/0304226 April 2003, with thanks to J.D. Kirkpatrick and Rajasun

19)  Amitabh Avasthi "Brown Dwarfs win Star Status" 9th July 2004 http://www.newscientist.com/news/news.jsp?id=ns99996133  With thanks to David Pearson

 

 
 
 

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