Dal progetto GAPS, caratterizzata la compagna di piccola massa della stella TOI-5375

Esiste un limite inferiore per la massa di una stella: negli oggetti con una massa inferiore a 0.07-0.08 masse solari, infatti, non è possibile avviare le reazioni termonucleari che alimentano le stelle di massa maggiore. Al di sotto di questa soglia, si entra nel dominio delle “nane brune“, oggetti con una massa troppo piccola per essere considerati stelle, ma allo stesso tempo troppo grande per essere classificati come pianeti.

 

Il meccanismo di formazione delle nane brune è ancora oggetto di studio. Oggetti di questo genere potrebbero formarsi attraverso un processo simile a quello delle stelle, ovvero tramite la contrazione gravitazionale di nubi di gas e polveri, oppure in modo più simile al processo di formazione dei pianeti. Nel secondo caso, potrebbero formarsi all’interno dei dischi protoplanetari che orbitano attorno a stelle giovani, accumulando gas su un nucleo roccioso massiccio, oppure attraverso la frammentazione gravitazionale del disco. L’analisi delle nane brune all’interno di sistemi binari potrebbe fornire importanti indizi per comprendere quale processo di formazione risulti più efficace.

 

TOI-5375 è una stella di classe spettrale M0.5 (che corrisponde a una temperatura efficace di circa 3700 gradi Kelvin) situata a una distanza di circa 400 anni luce dal Sole. Essendo nota per avere un compagno transitante di piccola massa, questa stella è stata inclusa nell’elenco dei target del progetto GAPS (Global Architecture of Planetary Systems), il cui scopo è caratterizzare esopianeti conosciuti. Il team di ricercatori guidato dall’astronomo J. Maldonado (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo) ha analizzato lunghe serie temporali di osservazioni fotometriche ottenute tramite il telescopio TESS della NASA, e spettroscopiche ottenute con lo spettrografo HARPS-N montato sul Telescopio Nazionale Galileo. L’analisi di questi dati ha confermato che l’oggetto che orbita attorno a TOI-5375 (denominato TOI-5375 b) possiede una massa molto piccola, pari a 77 masse gioviane. L’approfondita analisi delle serie temporali condotta dal team di ricercatori ha inoltre consentito di misurare un ritardo nell’orbita del compagno di TOI-5375 di circa 20 secondi accumulato in circa 10 anni. Questo fenomeno indica che la stella sta sincronizzando la sua rotazione attorno al proprio asse con il periodo orbitale del compagno a causa degli effetti mareali presenti nel sistema. Lo studio è descritto nell’articolo intitolato “The GAPS programme at TNG. XLIII. A massive brown dwarf orbiting the active M dwarf TOI-5375“, il quale è stato di recente pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics.

 

I ricercatori hanno simulato osservazioni di TOI-5375 b realizate con il satellite ARIEL dell’Agenzia Spaziale Europea, il cui lancio è previsto nel 2029. Nello spettro simulato (accessibile a questo link), sono chiaramente visibili i segnali generati da diverse molecole che presumibilmente popolano l’atmosfera di TOI-5375 b, tra cui acqua, anidride carbonica e metano.