Stelle o pianeti?

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Un tempo la distinzione tra stelle e pianeti era decisamente meno problematica. La separazione era netta: le stelle producono energia mediante le reazioni nucleari che coinvolgono l'idrogeno di cui sono fatte, i pianeti no. Distinzione chiara, ma troppo sbrigativa per durare. Negli anni Sessanta, infatti, lo studio teorico dell'evoluzione di oggetti stellari di piccola massa portò gli astrofisici a teorizzare l'esistenza di una nuova categoria di oggetti stellari: le nane brune (brown dwarfs). A causa della massa ridotta non erano in grado di attivare le classiche reazioni dell'idrogeno, potevano però - seppur per un breve periodo - innescare reazioni nucleari utilizzando come combustibile il deuterio (un isotopo stabile dell'idrogeno scoperto nel 1931 da Harold Urey e che per questo, nel 1934, venne insignito con il Nobel per la Chimica).

Prima di riuscire a scovare una nana bruna in cielo, però, agli astronomi ci volle un bel po' di tempo. Non tanto perché sono oggetti rari (tutt'altro!), piuttosto perché la loro individuazione è molto problematica e solo le indagini nell'infrarosso sono efficaci. La prima nana bruna (LP 944-020) venne scoperta dall'astronomo di origini olandesi Willem Luyten nella costellazione della Fornace. Era il 1975 e di quell'oggetto non si sapeva praticamente nulla. Se ne perse addirittura ogni traccia e si dovette attendere il 1990 prima di scoprirlo nuovamente. Ci vollero poi altri otto anni perché finalmente si riuscisse a stabilirne la vera natura.

Gli enormi progressi nelle strumentazioni per l'osservazione nell'infrarosso hanno dato un grandissimo impulso all'individuazione di queste stelle mancate e alla rilevazione della loro emissione luminosa. L'idea che si sta facendo strada è che il loro numero possa essere di gran lunga superiore a quello delle stelle ordinarie. Uno studio di qualche anno fa compiuto su W3 Main, una regione di formazione stellare nella costellazione di Cassiopea, ha suggerito che le stelle di piccola massa e le nane brune sono decine di volte più abbondanti delle stelle di stazza solare. Scoperta che ha in qualche modo smentito quanto si era dedotto dalle osservazioni di un'altra regione di formazione stellare, il famoso Trapezio di Orione. In quest'ultima culla di stelle, infatti, il numero di nane brune era più o meno uguale a quello delle stelle di stazza solare. Regna grande incertezza, dunque, sulla reale abbondanza di queste stelle mancate. Grazie alla quantità sempre crescente di dati gli astronomi hanno individuato almeno tre distinte classi di nane brune, caratterizzate sia da differenti valori della temperatura superficiale che dalle particolarità dei loro spettri (solitamente molto complessi).

La faccenda si è in parte complicata quando sono aumentate a dismisura le scoperte di pianeti di grande stazza. L'analisi teorica suggerisce che se l'oggetto ha una massa superiore a 65 volte quella di Giove esistono le condizioni perché si possano innescare le reazioni nucleari classiche delle stelle, mentre se la sua massa è al di sotto delle 13 masse gioviane non riesce neppure ad accendere il deuterio. Al di là del verificare sul campo le innumerevoli situazioni che potrebbero svicolare dai rigidi schemi teorici, vi è comunque il problema di riuscire a capire cosa possa succedere in quella fascia intermedia, cioè se si è presenza di un oggetto che - almeno per un breve periodo della sua esistenza - ha brillato come stella oppure no. E non sempre le nuove scoperte aiutano a fare chiarezza. Vediamone alcune.

Lo scorso settembre, Trent Dupuy (Harvard-Smithsonian CfA) e Adam Kraus (University of Texas) pubblicano su Science uno studio relativo a due nane brune solitarie scoperte due anni prima dall'osservatorio orbitante WISE. Grazie alla corretta determinazione della loro distanza, gli astronomi riescono a stabilire le temperature superficiali dei due oggetti, comprese tra i 120 e i 180 °C. Simili temperature, però, si adattano perfettamente a oggetti celesti con massa 5-20 volte quella di Giove che si stanno ormai raffreddando da miliardi di anni. Se uno di tali oggetti, insomma, fosse stato individuato su un'orbita intorno a una stella è molto probabile che gli sarebbe stata appiccicata la targhetta di pianeta.

All'inizio di novembre, il team di astronomi coordinati da Michael Liu (University of Hawaii) pubblica su Astrophysical Journal Letters uno studio su PSO J318-22. Si tratta di un free-floating planet, cioè un oggetto di natura non stellare che vaga tutto solo nello spazio senza essere legato a nessuna stella. Gli astronomi l'hanno potuto esaminare con cura riuscendo a stabilire che si tratta di un oggetto molto giovane e che la sua massa è circa sei volte quella di Giove. Pianeta, dunque? Grossi dubbi al proposito, dato che la sua scoperta è stata propiziata dal possedere uno spettro molto simile a quello tipico delle nane brune, gli oggetti che Liu e collaboratori stavano cercando.

Più o meno nello stesso periodo, su Astronomy and Astrophysics, Viki Joergens (Max Planck Institute for Astronomy) e collaboratori annunciano la scoperta di OTS 44, un oggetto con massa pari a una dozzina di volte quella di Giove. Anche in questo caso si tratta di un oggetto molto giovane - solamente un paio di milioni d'anni - che si colloca in quel limbo che separa pianeti e nane brune. Il guaio è che accurate indagini spettroscopiche hanno indicato che OTS 44, proprio come una giovane stella, è avvolto in un disco di gas e che da quel disco l'oggetto sta ancora accumulando massa. Non è ancora chiaro, insomma, cosa OTS 44 intenda fare da grande.

Ancora più enigmatica la scoperta di un team di astronomi dell'Università di Toronto pubblicata in gennaio su Astrophysical Journal Letters. L'oggetto individuato da Thayne Currie e collaboratori dista 500 anni luce dal Sole ed è stato battezzato ROXs 42Bb (qui lo studio completo). I più smaliziati avranno già capito che quella b minuscola in coda al nome indica che questo oggetto orbita intorno a una stella nota come ROXs 42B. “Di questo oggetto conosciamo praticamente tutto - spiega Currie - eppure proprio non riusciamo a determinare se sia un pianeta o una nana bruna.” Nel corso degli ultimi sette anni, infatti, sono stati accuratamente registrati numerosi dati riguardanti questo corpo celeste ma, a seconda di quale informazione si prende in considerazione, si può giungere a classificazioni contrastanti. Per esempio: l'oggetto non è neppure una decina di volte la massa di Giove, il che farebbe pendere la bilancia verso la classificazione come pianeta; tuttavia orbita intorno alla sua stella a una distanza 30 volte maggiore di quella che separa Giove dal Sole, decisamente troppo perché la catalogazione di pianeta possa reggere. Un bel grattacapo, insomma.

Da quanto si è detto, risulta piuttosto evidente come, ancora una volta, a Madre natura le nostre schedature stiano troppo strette. Forse per gli astronomi è giunto il momento di dare un'aggiustatina alle attuali classificazioni. Non tanto per l'inutile puntiglio di mettere etichette corrette, quanto piuttosto per riuscire finalmente a comprendere gli effettivi meccanismi che governano la formazione di questi enigmatici corpi celesti.

Per approfondire:
Scientific American (04/2000)

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