Come si separa una vera stella dagli aspiranti stellari dell’universo? Dopo un decennio di raccolta dati, l’astronomo Trent Dupuy pensa di avere finalmente la risposta.
Con così tanti oggetti noti per sedersi in quella strana terra di mezzo tra pianeti giganti e stelle minuscole, gli scienziati hanno lottato per ridurre a una semplice risposta. Quello che Dupuy riassume è la massa.
“La massa è la singola proprietà più importante delle stelle perché detta come la loro vita procederà”, ha spiegato Dupuy, dell’Università del Texas a Austin, al meeting estivo dell’American Astronomical Society all’inizio di questo mese.
Noi beneficiamo di questo qui sulla Terra, poiché il nostro Sole è nella zona goldilocks stellare – la sua massa è giusta per sostenere la fusione nucleare nel suo nucleo per miliardi di anni. Questo ha fornito le condizioni per lo sviluppo e l’evoluzione della vita sul nostro pianeta.
Ma non tutto nella galassia è così bello e stabile. Le stelle più massicce bruciano il loro combustibile nucleare più velocemente, muoiono giovani e si spengono con un botto violento sotto forma di supernova.
Gli oggetti meno massicci, come le nane brune, sono come ruderi stellari, che possiedono più massa di un pianeta, ma non abbastanza per essere una stella a pieno titolo.
Spesso chiamate stelle fallite, sono onnipresenti in tutto l’Universo, ma il loro bagliore estremamente fioco rende questi oggetti difficili da studiare.
Sono stati proposti per la prima volta 50 anni fa, questi oggetti enigmatici aiutano a colmare il divario tra stelle e pianeti, ma è stato solo più recentemente che gli astronomi hanno iniziato a studiarli in grande dettaglio.
“Quando guardiamo in alto e vediamo le stelle brillare di notte, stiamo vedendo solo una parte della storia”, spiega Dupuy.
“Non tutto ciò che potrebbe essere una stella “ce la fa”, e capire perché questo processo a volte fallisce è importante tanto quanto capire quando ci riesce.”
Stelle come il Sole brillano come risultato di reazioni nucleari che convertono costantemente la riserva di idrogeno nei loro nuclei in elio.
Queste stesse reazioni determinano la luminosità di una stella – più caldo è il nucleo, più intensa è la reazione e di conseguenza più luminosa sarà la superficie della stella. Come previsto, le stelle meno massicce sono più fioche a causa dei centri più freddi, che producono reazioni più lente.
Non lasciatevi ingannare dal nome – le nane brune non sono sempre marroni. Questi aspiranti stellari sono in realtà rossi quando si formano, poi diventano neri mentre si spengono lentamente nel corso di trilioni di anni.
Questo perché, nonostante superino anche il più grande dei pianeti, le nane brune hanno così poca massa che i loro centri non sono abbastanza caldi per sostenere reazioni nucleari.
Negli anni ’60, gli astronomi hanno teorizzato che ci deve essere un limite di massa per la fusione.
“Al di sotto di questo limite non c’è da ricostituire l’energia che viene costantemente irradiata nello spazio”, ha spiegato Dupuy nella sua sessione AAS. “Gli oggetti con una data massa al di sotto di questo limite si raffredderebbero semplicemente per sempre”.
Studi precedenti sull’evoluzione stellare hanno suggerito che il confine tra le nane rosse (le stelle più piccole) e le nane brune era intorno alle 75 masse di Giove (o circa il 7-8 per cento del Sole). Ma fino ad ora, la sua misura non è mai stata confermata direttamente.
Dupuy e Michael Lui dell’Università delle Hawaii hanno passato gli ultimi 10 anni a studiare 31 coppie binarie di nane brune con l’aiuto dei telescopi più potenti sulla Terra – l’Osservatorio Keck e il Canada-France-Hawaii Telescope, così come alcuni input da Hubble.
Analizzando un decennio di immagini, Dupuy e Liu hanno creato il primo grande studio a campione sulle masse delle nane brune.
Secondo Dupuy, un oggetto deve pesare l’equivalente di 70 Jupiter per innescare la fusione nucleare e diventare una stella, che è leggermente meno di quanto precedentemente suggerito.
Il duo ha anche determinato che c’è un cut-off di temperatura, con qualsiasi oggetto più freddo di 1.600 Kelvin (circa 1.315 Celsius e 2.400 gradi Fahrenheit) classificato come una nana bruna.
Lo studio aiuterà gli astronomi a capire meglio le condizioni in cui le stelle si formano ed evolvono – o nel caso delle nane brune, falliscono.
Potrebbe anche fornire nuove informazioni sulla formazione planetaria, poiché il successo o il fallimento della formazione stellare ha un impatto diretto sui sistemi stellari che potrebbero potenzialmente produrre.
La ricerca sarà pubblicata in una prossima edizione di The Astrophysical Journal Supplement, e un pre-print è disponibile qui.