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Nane brune (BD): il telescopio James Webb identifica l'oggetto più piccolo formato in modo simile a una stella 

Stelle hanno un ciclo vitale che va da pochi milioni a trilioni di anni. Nascono, subiscono cambiamenti con il passare del tempo e infine incontrano la loro fine quando il carburante si esaurisce per diventare un corpo rimanente molto denso. La stella bruciata potrebbe essere a Nana bianca stella di neutroni buco nero a seconda della massa originale della stella.  

Vita di a stella inizia in grande nubi interstellari di gas e polveri nel galassia con aggregazione di gas dovuta alla bassa temperatura in sacche ad alta densità. I grumi raccolgono gradualmente sempre più materia e crescono. Ad un certo punto, i grumi collassano a causa dell’aumento della forza gravitazionale. L'attrito durante il collasso surriscalda la materia e nasce una piccola stella. Questo è stadio di protostella nel ciclo vitale stellare.  

Il collasso gravitazionale continua ulteriormente. Di conseguenza, la temperatura e la pressione nel nucleo continuano ad aumentare. Dopo milioni di anni, la temperatura e la pressione nel nucleo della protostella diventano sufficientemente elevate da consentire la fusione dei nuclei di idrogeno. La fusione nucleare rilascia un'enorme quantità di energia che riscalda la materia sufficientemente da impedire un ulteriore collasso sotto gravità. Questa fase in cui la fusione nucleare avviene stabilmente (e l'energia rilasciata riscalda sufficientemente la materia per prevenire il collasso gravitazionale) è la fase principale e la fase più lunga nella vita di una stella. Le stelle in questa fase sono chiamate “stelle della sequenza principale” e la fase è chiamata “fase della sequenza principale’. L'idrogeno è il combustibile principale della stella. Il tasso di consumo di carburante dipende dalla massa della stella. Una stella massiccia consumerà carburante a un ritmo maggiore per rilasciare energia sufficiente a prevenire il suo collasso sotto gravità.  

Quando il carburante si esaurisce, la fusione nucleare si ferma e non c'è energia per riscaldare i materiali per bilanciare la forza di gravità e il nucleo collassa sotto gravità, lasciando dietro di sé un residuo compatto. Questa è la fine della stella. La stella morta diventa nana bianca o stella di neutroni o buco nero a seconda della massa della stella originaria.  

Quando la massa della stella originaria è inferiore a 8 volte la massa del sole (<8 M⦿), diventa a Nana bianca. La stella morta diventa una stella di neutroni, quando la massa della stella originale è compresa tra 8 e 20 masse solari (8 M⦿ < M < 20 M⦿) mentre le stelle più pesanti di 20 masse solari (>20 M⦿) diventare buchi neri quando finisce il carburante.  

Nane brune (BD) 

Stelle raggiungere lo "stadio di fusione nucleare" o lo "stadio della sequenza principale" nel loro ciclo di vita. Cosa succede se un oggetto celeste si forma come una stella ma non riesce a raggiungere questo stadio?  

Le nane brune iniziano come una stella, diventano abbastanza dense da collassare sotto la sua gravità, ma il suo nucleo non diventa mai sufficientemente denso e caldo per avviare la fusione nucleare, quindi non diventa mai una vera stella. Questi oggetti hanno caratteristiche simili a entrambe le stelle e pianeti.  

Le nane nere sono più piccole delle stelle ma comunque molto più grandi pianeti. Alcuni più piccoli sono di dimensioni paragonabili a pianeti. Il più piccolo conosciuto è circa sette volte più grande di Giove.  

Le nane nere sono importanti per il modello di formazione stellare nelle nubi interstellari di gas e polvere. Si stanno facendo tentativi per determinare i corpi più piccoli che si formano come una stella.  

La più piccola nana bruna 

Recentemente, i ricercatori hanno esaminato il centro dell'ammasso di formazione stellare IC 348 situato a circa 1,000 anni luce di distanza utilizzando la sonda Telescopio spaziale James Webb (JWST). Basandosi sulla fotometria degli oggetti, il team ha identificato tre candidate nane nere. Una di queste è solo tre o quattro volte la massa di Giove, il che la rende la più piccola nana nera finora conosciuta.  

Una nana nera tre volte la massa di Giove sarebbe 300 volte più piccola del Sole. È difficile spiegare come una nana nera così piccola possa formarsi in modo simile a una stella, perché normalmente una piccola nuvola interstellare non collasserebbe per dare origine a una nana nera a causa della sua debole gravità. Pertanto, una nana nera così piccola rappresenta una sfida per gli attuali modelli di formazione stellare.  

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Riferimenti:  

  1. Luhman KL, et al 2023. A JWST Survey for Planetary Mass Brown Dwarfs in IC 348. The Astronomical Journal, Volume 167, Numero 1. Pubblicato il 13 dicembre 2023. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-3881/ad00b7  
  2. Webb della NASA identifica la più piccola nana bruna fluttuante. Pubblicato il 13 dicembre 2023.  Disponibile su  https://www.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-identifies-tiniest-free-floating-brown-dwarf/ 

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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Giornalista scientifico | Editore fondatore della rivista scientifica europea

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