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Un diario di cose celesti

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Rho Ophiuchi 102: una nana bruna e il suo disco di polveri

08 Dec 2012 09:45 AM – Michele Diodati

In quella bellissima regione della Via Lattea al confine tra le costellazioni di Ofiuco e dello Scorpione, più o meno a metà strada tra il sistema binario di Rho Ophiuchi e la supergigante Antares, si trova la nebulosa oscura L1688. Nei confini apparenti di questa nebulosa appare la debole luce di una nana bruna: Rho Ophiuchi 102.

La posizione di Rho Ophiuchi 102 in L1688. Cortesia: Digitized Sky Survey 2

La posizione di Rho Ophiuchi 102 in L1688. Cortesia: Digitized Sky Survey 2

Situata a una distanza di circa 130 parsec dalla Terra, Rho Ophiuchi 102 ha una massa più o meno 60 volte maggiore di quella di Giove (circa il 6 per cento della massa del Sole). La luminosità è solo l'8 per cento di quella solare. La temperatura effettiva è stata stimata in 2.700 K. La classe spettrale è M6. Questo oggetto substellare non ha una massa sufficiente perché s'inneschi la fusione nucleare dell'idrogeno. Brilla, soprattutto nelle frequenze dell'infrarosso, semplicemente per effetto della progressiva dissipazione del calore prodotto dalla sua contrazione gravitazionale (più una nana bruna invecchia, più diventa fredda e fioca).

Rho Ophiuchi 102 è dunque una stella fallita, ma, proprio come una qualsiasi stella in formazione, è circondata da un disco di polveri e gas. Grazie alle antenne del radiotelescopio cileno ALMA, le caratteristiche di questo disco sono state studiate approfonditamente da un gruppo di ricercatori guidato da Luca Ricci del California Institute of Technology. Benché all'epoca delle osservazioni, avvenute tra novembre 2011 e maggio 2012, la configurazione di ALMA fosse ancora incompleta (l'osservatorio sarà terminato solo nel 2013), la potenza dello strumento è tale da aver fornito in poco tempo una serie di informazioni estremamente precise sulla natura delle polveri e dei gas che formano il disco circumstellare della nana bruna.

La cosa più sorprendente emersa dalle osservazioni, eseguite nelle lunghezze d'onda di 0,89 e 3,2 millimetri, è che i grani di polvere presenti nelle regioni esterne del disco di Rho Ophiuchi 102 hanno dimensioni di un millimetro o più. Secondo i modelli teorici finora più accreditati, tali dimensioni delle polveri non erano ritenute possibili per le nane brune:

Se paragonati con i dischi più massicci intorno a stelle pre-sequenza principale, questi modelli predicono che, alle condizioni dei dischi di nane brune (minori densità, velocità relative maggiori dovute alla deriva radiale), la crescita di granelli di dimensioni millimetriche dovrebbe essere meno efficiente. Per di più, nei dischi di nane brune si pensa che lo spostamento verso l'interno di granelli millimetrici sia discretamente più veloce di quanto avviene nei dischi T Tauri. Pertanto, la scoperta di granelli di dimensioni millimetriche nelle regioni esterne di dischi di nane brune, come suggerito nel caso di Rho Ophiuchi 102, mina seriamente i modelli di evoluzione iniziale dei solidi.

In sostanza, queste polveri a grana grossa suggeriscono che dal disco circumstellare di Rho Ophiuchi 102 possano formarsi pianeti rocciosi, in modo analogo a quanto avviene nei dischi di oggetti più massicci, in grado di fondere l'idrogeno e raggiungere la sequenza principale. In aggiunta a ciò, le antenne di ALMA hanno individuato la presenza di emissioni di monossido di carbonio nella posizione della nana bruna, il che indica che il disco che la circonda è ricco di gas: un'altra notevole somiglianza con i dischi circumstellari di stelle più massicce. Tutto ciò apre nuovi scenari sui meccanismi di formazione planetaria.

I dati ottenuti pongono un limite massimo di circa 40 unità astronomiche per il raggio del disco di polveri intorno a Rho Ophiuchi 102, mentre la massa del disco è stimata indicativamente tra 0,3 e 1 per cento della massa della nana bruna.

L'articolo che descrive queste osservazioni è stato pubblicato in pre-stampa su arXiv.org il 28 novembre 2012.

Rappresentazione artistica di un disco di gas e polveri intorno a una nana bruna. Cortesia: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/M. Kornmesser (ESO)

Rappresentazione artistica di un disco di gas e polveri intorno a una nana bruna. Cortesia: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/M. Kornmesser (ESO)

Rappresentazione artistica dei grani solidi di polveri nel disco di Rho Ophiuchi 102, potenziali precursori della formazione di pianeti rocciosi. Cortesia: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / L. Calçada (ESO)

Rappresentazione artistica dei grani solidi di polveri nel disco di Rho Ophiuchi 102, potenziali precursori della formazione di pianeti rocciosi. Cortesia: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / L. Calçada (ESO)

Rho Ophiuchi 102, indicata dal cerchio rosso, si trova al confine tra le costellazioni Ofiuco e Scorpione. Cortesia: ESO, IAU, Sky & Telescope

Rho Ophiuchi 102, indicata dal cerchio rosso, si trova al confine tra le costellazioni Ofiuco e Scorpione. Cortesia: ESO, IAU, Sky & Telescope

In entrambe le immagini è indicata la posizione di Rho Ophiuchi 102. La prima è ottenuta dalla Digitized Sky Survey 2, la seconda dal telescopio spaziale WISE. Benché i campi osservati non siano uguali, è possibile tuttavia apprezzare chiaramente l'enorme quantità di oggetti che il telescopio WISE è in grado di scorgere, penetrando nelle lunghezze d'onda dell'infrarosso le polveri della nebulosa oscura in cui si trova la nana bruna. Cortesia: Digitized Sky Survey 2 / NASA WISE
In entrambe le immagini è indicata la posizione di Rho Ophiuchi 102. La prima è ottenuta dalla Digitized Sky Survey 2, la seconda dal telescopio spaziale WISE. Benché i campi osservati non siano uguali, è possibile tuttavia apprezzare chiaramente l'enorme quantità di oggetti che il telescopio WISE è in grado di scorgere, penetrando nelle lunghezze d'onda dell'infrarosso le polveri della nebulosa oscura in cui si trova la nana bruna. Cortesia: Digitized Sky Survey 2 / NASA WISE

In entrambe le immagini è indicata la posizione di Rho Ophiuchi 102. La prima è ottenuta dalla Digitized Sky Survey 2, la seconda dal telescopio spaziale WISE. Benché i campi osservati non siano uguali, è possibile tuttavia apprezzare chiaramente l'enorme quantità di oggetti che il telescopio WISE è in grado di scorgere, penetrando nelle lunghezze d'onda dell'infrarosso le polveri della nebulosa oscura in cui si trova la nana bruna. Cortesia: Digitized Sky Survey 2 / NASA WISE

Un'animazione che mostra uno zoom progressivo verso Rho Ophiuchi 102 e il suo disco di polveri. Cortesia: ALMA / L. Calçada / M. Kornmesser / Nick Risinger / Digitized Sky

Riferimenti

Tag: nane brune, Rho Ophiuchi 102, articoli, ALMA, dischi circumstellari

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