Quindici indici per classificare le nane brune di massa planetaria. Lo studio: “Spectral characterization of young LT dwarfs” di L. Piscarreta (CENTRA, ESO) pubblicato da A&A

Comprendere il processo di formazione stellare significa anche capirne i prodotti finali, ad esempio quante stelle per intervallo di massa vengono prodotte da un unico processo di formazione stellare (ossia la funzione di massa iniziale). In particolare, è ancora poco chiaro quale sia il meccanismo responsabile della formazione degli oggetti di massa più piccola: gli oggetti di massa planetaria, con una massa compresa tra 5 e 12 masse gioviane. Finora sono state proposte due ipotesi. Questi oggetti potrebbero formarsi con un meccanismo simile a quello delle stelle, ossia come conseguenza della contrazione gravitazionale e frammentazione delle nubi di gas. Alternativamente, è stato proposto che gli oggetti di massa planetaria si possano formare nei dischi protoplanetari, ossia strutture a disco che caratterizzano le stelle giovani e che sono sede del processo di formazione planetaria. In questo caso, quindi, questi oggetti si formerebbero come i pianeti, venendo successivamente espulsi dal sistema in cui si sono formati come conseguenza di interazioni gravitazionali.

 

Lo studio degli oggetti di massa planetaria è complicato dalla difficoltà nell’individuare questi oggetti, a causa della loro scarsa luminosità. Ad oggi, infatti, sono conosciute poche dozzine di oggetti di massa planetaria, identificati principalmente in regioni di formazione stellare vicine al Sole. Nei prossimi anni, tuttavia, molti più oggetti di questo tipo saranno identificati grazie al James Webb Space Telescope, specialmente per la sua capacità di osservare oggetti con luminosità molto bassa ed il fatto che gli oggetti di massa planetaria emettono principalmente radiazione infrarossa, a cui il JWST è sensibile.

 

E’ quindi importante determinare delle diagnostiche spettroscopiche utili per classificare gli oggetti di massa più piccola, quelli di classe spettrale L e T. Questo è l’obiettivo dello studio guidato dall’astrofisica L. Piscarreta (Center for Astrophysics and Gravitation dell’Università di Lisbona e European Southern Observatory), che ha analizzato gli spettri di 56 stelle ultra-fredde con età compresa tra 10 e 600 milioni di anni, ottenuti dallo spettrografo X-Shooter del Very Large Telescope. Gli autori dello studio hanno quindi identificato quindici indici spettrali, basati sulla misura di flusso emesso dalla sorgente in opportune bande spettrali dovute a molecole presenti nell’atmosfera di queste stelle, che permettono di distinguere gli oggetti di questo tipo da altre classi di sorgenti. Per gli oggetti più caldi, quelli di classe spettrale L, alcuni di questi indici permettono anche di separare gli oggetti più giovani da quelli più evoluti, offrendo importanti diagnostiche non solo per la loro selezione, ma anche per studi evolutivi. Gli autori hanno anche definito un campione di 12 stelle che possono essere utlizzati come “standard spettrali” nel vicino infrarosso, ossia come stelle utili per la calibrazione di future osservazioni di oggetti di questo tipo. La ricerca è descritta nell’articolo: “Spectral characterization of young LT dwarfs“, recentemente pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics. Tra gli autori dello studio compare anche l’astrofisico Victor Almendros Abad, dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.

 

La figura (cliccare qui per visualizzarla interamente) mostra un diagramma colore-magnitudine, ossia un grafico che confronta la magnitudine assoluta (ossia corretta dagli effetti dovuti alla distanza e all’assorbimento della radiazione dal mezzo interstellare, ossia l’estinzione) in banda J con il colore J-Ks (ossia la differenza tra le magnitudini in queste due bande fotometriche) degli oggetti a bassa gravità (cerchi arancioni) e oggetti di campo (cerchi grigi). Il campione delle stelle studiate è diviso in intervalli di età: più giovani di 30 milioni di anni (verde), tra 30 e 100 milioni di anni (grigio scuro) e tra 100 e 300 milioni di anni (rosso). In bianco sono indicati oggetti con un’età di circa 600 milioni di anni. Le tre ellissi delimitano le regioni occupate dagli oggetti corrispondenti alle tre classi spettrali M (ellisse in alto), L (ellisse al centro) e T (ellisse in basso). La freccia indica gli effetti di un’estinzione capace di aumentare la magnitudine di 5 (ricordare che in astronomia, una magnitudine maggiore corrisponde a un oggetto meno luminoso).