Il James Webb Space Telescope appena uscito dai 100 giorni di test in camera climatica al Johnson Space Center della NASA lo scorso dicembre. Crediti: NASA/Chris Gunn
Nonostante il lancio sia previsto per la primavera 2019, e l’inizio delle osservazioni vere e proprie per la fine di tale anno, il carnet del James Webb Space Telescope è già strapieno di pretendenti, ansiosi di mettere alla prova le sue lungamente decantate abilità.
I primi giri di valzer osservativi sono stati già assegnati, mentre c’è un po’ di parapiglia per dividere il cosiddetto “tempo garantito”, che spetta a quegli scienziati che hanno maggiormente contribuito allo sviluppo del nuovo telescopio.
Dopo l’attenzione per le lune Europa ed Encelado, in orbita – rispettivamente – attorno a Giove e a Saturno, giunge ora la notizia che le capacità infrarosse del nuovo, potente, telescopio spaziale saranno in parte dedicate ad estorcere quanti più segreti possibili alle nane brune.
Le nane brune sono oggetti affascinanti perché, per così dire, non sono né carne né pesce: troppo piccole per essere stelle vere e proprie, ma troppo grandi per essere pianeti. Questa loro natura ambigua risulta perfetta per investigare, in un colpo solo, sia la formazione stellare (mancata, in questo caso) che le atmosfere attorno a pianeti extrasolari. Assieme, naturalmente, a quel regno dai confini sfumati in cui possono esistere le nane brune stesse.
Rappresentazione artistica di una nana bruna, con l’atmosfera nuvolosa di un pianeta e il bagliore residuo di una quasi-stella. Crediti: NASA/ESA/JPL
Indagini condotte con alcuni potenti telescopi, dallo spazio e da terra, hanno mostrato come le nane brune possano risultare anche 70 volte più pesanti di giganti gassosi come Giove, pur non raggiungendo ancora quella massa critica necessaria ad accendere il cuore termonucleare di una stella. Benché le nane brune siano state teorizzate nel 1960 e confermate nel 1995, non c’è ancora una spiegazione universalmente accettata sulla loro nascita: come una stella, dalla contrazione del gas, o come un pianeta, per l’accrescimento di materiale in un disco protoplanetario?
Un gruppo di ricerca, guidato da Étienne Artigau dell’Université de Montréal, in Canada, utilizzerà il telescopio spaziale Webb per studiare una nana bruna specifica, denominata SIMP0136. Si tratta di una giovane nana bruna di bassa massa (“solo” 13 volte quella di Giove), isolata (free floating, apparentemente non legata a una stella), relativamente vicina, e probabilmente dotata di un sistema nuvoloso. Tutte caratteristiche che la rendono simile a un pianeta, ma senza il disturbo dell’abbagliante luce proveniente dalla stella madre.
«È difficile ottenere da terra misurazioni spettroscopiche molto accurate nell’infrarosso, a causa dell’assorbimento variabile della nostra atmosfera. Da qui la necessità di osservazione spaziale a infrarossi», spiega Artigau. «Webb permetterà anche di sondare processi, come l’assorbimento di acqua, che sono inaccessibili da terra a questo livello di precisione».
Gli scienziati sono fiduciosi che queste osservazioni saranno anche di riferimento per l’esplorazione con Webb di pianeti potenzialmente abitabili. Gli strumenti sensibili all’infrarosso di Webb saranno infatti in grado di distinguere i tipi di molecole presenti nelle atmosfere di esopianeti grazie a una tecnica nota come spettroscopia di transito, in cui viene analizzata la luce stellare filtrata dall’atmosfera del pianeta che “transita” di fronte alla stella medesima.
«La nana bruna SIMP0136 ha la stessa temperatura di diversi pianeti che saranno osservati nella spettroscopia di transito con Webb, ed è noto che le nuvole influenzano questo tipo di misurazione», spiega Artigau. «Le nostre osservazioni ci aiuteranno a capire meglio il comportamento dei banchi di nuvole nelle nane brune e nelle atmosfere planetarie in generale».
L’ammasso stellare NGC 1333. Crediti: NASA/CXC/JPL
La ricerca di nane brune di piccola massa isolate era uno dei primi obiettivi scientifici quando è stato proposto il telescopio Webb nel 1990, ricorda Aleks Scholz dell’Università di St. Andrews, nel Regno Unito, il cui team di ricerca utilizzerà lo spettrografo Niriss a bordo di Webb per studiare la nebulosa NGC 1333, nella costellazione di Perseo. NGC 1333 è una zona di formazione stellare che ospita anche un numero insolitamente elevato di nane brune, alcune delle quali piuttosto piccole, ovvero non molto più pesanti di Giove.
Le nane brune, come detto, non brillano come le stelle ma emettono semplicemente una tenue luminescenza nei primi stadi della loro vita. Questo flebile bagliore è meglio rilevabile in luce infrarossa, ragion per cui Webb sarà un prezioso strumento ai fini di questa ricerca.
«In più di un decennio di ricerca, il nostro team ha riscontrato che è molto difficile individuare le nane brune al di sotto di cinque masse gioviane: questo è proprio il tipo di lavoro per il telescopio Webb», commente Scholz. «È stata una lunga attesa, ma siamo molto entusiasti di avere l’opportunità di battere nuovi percorsi di ricerca e, possibilmente, scoprire un nuovo tipo di pianeti, che scorrazzano liberi per la galassia al pari delle stelle».