Nebulosa dei serpenti: in questa regione del cielo, il team Lmu ha scoperto metano deuterato in una proto-nana bruna. Crediti: Eso
Le nane brune sono strani corpi celesti: non sono stelle ma non sono nemmeno pianeti. Gli astrofisici a volte le chiamano “stelle mancate” perché non hanno una massa sufficiente per innescare la fusione nucleare dell’idrogeno nei loro nuclei e brillare come stelle. Si discute continuamente se la formazione delle nane brune sia semplicemente una versione ridotta della formazione di stelle simili al Sole. Gli astrofisici si stanno concentrando sulle nane brune più giovani, chiamate anche proto-nane brune: hanno solo poche migliaia di anni e sono ancora nelle prime fasi di formazione. In particolare, vogliono sapere se la composizione di gas e polvere in queste proto nane-brune assomiglia a quella delle più giovani proto-stelle simili al Sole.
Il fulcro del loro interesse è il metano, una molecola di gas semplice e molto stabile che, una volta formata, può essere distrutta solo da processi fisici ad alta energia. È stato trovato in diversi pianeti extrasolari e in passato ha svolto un ruolo fondamentale per identificare e studiare le proprietà delle più antiche nane brune della Galassia, che hanno da diverse centinaia di milioni a miliardi di anni.
Ora, per la prima volta, un team guidato dall’astrofisica Basmah Riaz della Ludwig-Maximilians-Universität München (Lmu), ha rilevato senza ambiguità metano deuterato (CH3D, ossia metano con al posto di un atomo di idrogeno, un atomo di deuterio) in tre proto-nane brune: si tratta del primo chiaro rilevamento di CH3D al di fuori del Sistema solare, ed è un risultato del tutto inaspettato.
Le proto nane-brune sono oggetti molto freddi e densi. Questo rende difficile l’individuazione delle firme spettrali del metano nel vicino infrarosso. Al contrario, possono essere facilmente osservate nell’intervallo delle onde millimetriche. Diversamente dal metano, che non ha una firma spettrale nel radio a causa della sua simmetria, il metano deuterato può essere osservato a lunghezze d’onda millimetriche.
Il primo rilevamento di CH3D è stato ancora più sorprendente perché, secondo le teorie sulla formazione delle nane brune, le proto-nane brune sono più fredde (circa 10 kelvin o meno) e più dense delle proto-stelle. Sulla base della teoria chimica, CH3D si forma preferenzialmente quando il gas è caldo, a temperature comprese tra 20 e 30 kelvin. «Le misurazioni implicano che almeno una frazione significativa del gas in una proto-nana bruna è più calda di 10 kelvin, altrimenti CH3D non dovrebbe esserci affatto», afferma Riaz. La misurazione dell’abbondanza di CH3D fornisce agli scienziati una stima dell’abbondanza di metano.
È inaspettato anche il fatto che mentre fino a oggi era nota solo una protostella simile al Sole in cui era stato tentativamente rilevato CH3D, il team di scienziati lo ha rilevato con certezza in tre proto-nane brune. Ciò significa che le proto-nane brune mostrano una ricca chimica organica “calda” e questi oggetti astrofisici compatti e freddi potrebbero non essere una semplice replica in scala ridotta delle proto-stelle.
«Il metano nelle proto-nane brune può o non può sopravvivere o mantenere una tale abbondanza nelle nane brune più antiche», afferma il coautore Wing-Fai Thi del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics. Poiché un ambiente caldo è favorevole alla formazione di molecole più complesse, le proto-nane brune sono oggetti davvero intriganti in cui cercare queste molecole, in futuro.
Per saperne di più:
- Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters l’articolo “First CH3D detection in Class 0/I proto-brown dwarfs: constraints on CH4 abundances” di Basmah Riaz e Wing-Fai Thi