Le nane brune - quegli oggetti non proprio-un-pianeta e non-abbastanza-una-stella - sono stranezze intriganti che sono troppo basse nella massa per bruciare idrogeno, ma sono più massicce dei pianeti. Emettono solo una debole quantità di luce, quindi sono difficili da rilevare, rendendo gli scienziati incerti su quanti di loro potrebbero essere là fuori nella nostra galassia.
Ma gli astronomi hanno tenuto d'occhio un particolare nano bruno noto chiamato WISE 0855. A soli 7,2 anni luce dalla Terra, è l'oggetto più freddo conosciuto al di fuori del nostro Sistema Solare ed è appena visibile alle lunghezze d'onda dell'infrarosso. Ma con alcune astute tecniche di osservazione spettroscopica, gli astronomi hanno ora stabilito che questo oggetto ha alcune caratteristiche interessanti: la sua atmosfera è piena di nuvole di vapore acqueo. Questa è la prima volta che vengono rilevate nuvole d'acqua al di fuori del nostro sistema solare.
"È cinque volte più debole di qualsiasi altro oggetto rilevato con spettroscopia terrestre a questa lunghezza d'onda", ha affermato Andrew Skemer, assistente professore di astronomia e astrofisica presso l'UC Santa Cruz e primo autore di un articolo su WISE 0855 pubblicato su Astrophysical Journal Letters ( la carta è disponibile su arXiv qui). "Ora che abbiamo uno spettro, possiamo davvero iniziare a pensare a cosa sta succedendo in questo oggetto. Il nostro spettro mostra che WISE 0855 è dominato dal vapore acqueo e dalle nuvole, con un aspetto generale che è sorprendentemente simile a Giove. "
Il nome completo di questo nano bruno è WISE J085510.83-071442.5, ma siamo tra amici, quindi in breve è W0855. Ha circa cinque volte la massa di Giove ed è la nana marrone più fredda mai rilevata, con una temperatura media di circa 250 gradi Kelvin, o meno 10 gradi F, meno 20 C. Questo lo rende quasi freddo come Giove, che è 130 gradi Kelvin.
"WISE 0855 è la nostra prima opportunità di studiare un oggetto extrasolare di massa planetaria freddo quasi quanto i nostri giganti gassosi", ha affermato Skemer.
Skemer e il suo team hanno utilizzato il telescopio Gemini-Nord alle Hawaii e lo spettrografo Gemini Near Infrared per osservare WISE 0855 per 13 notti per un totale di circa 14 ore. Skemer faceva parte di un team che ha studiato questo oggetto nel 2014, trovando indizi indicativi di nuvole d'acqua basate su dati fotometrici molto limitati. Skemer ha detto che ottenere uno spettro (che separa la luce da un oggetto nelle sue lunghezze d'onda componenti) era l'unico modo per rilevare la composizione molecolare di questo oggetto.
Un video sulla scoperta e lo studio del 2014 di WISE 0855:
WISE 0855 è troppo debole per la spettroscopia convenzionale alle lunghezze d'onda ottica o del vicino infrarosso, ma il team ha raccolto una sfida e ha esaminato le emissioni termiche dell'oggetto a lunghezze d'onda in una finestra stretta di circa 5 micron.
"Penso che tutti nel team di ricerca credessero davvero che stessimo sognando di pensare di poter ottenere uno spettro di questa nana marrone perché il suo bagliore termico è così debole", ha detto Skemer. WISE 0855, è così bello e debole che molti astronomi hanno pensato che sarebbero passati anni prima che si potesse ottenere uno spettro. "Pensavo che avremmo dovuto aspettare che il James Webb Space Telescope fosse operativo per fare questo", ha detto Skemer.
Questa visione spettroscopica ha fornito uno sguardo nell'ambiente dell'atmosfera di WISE 0855. Con i dati in mano, i ricercatori hanno quindi sviluppato modelli atmosferici della chimica dell'equilibrio per una nana bruna a 250 gradi Kelvin e calcolato gli spettri risultanti con diverse ipotesi, tra cui modelli nuvolosi e privi di nuvole. I modelli hanno predetto uno spettro dominato da caratteristiche risultanti dal vapore acqueo e il modello nuvoloso ha prodotto la soluzione migliore per le caratteristiche nello spettro di WISE 0855.
Mentre gli spettri di questo oggetto sono sorprendentemente simili a Giove, WISE 0855 sembra avere un'atmosfera meno turbolenta.
"Lo spettro ci consente di studiare le proprietà dinamiche e chimiche che sono state a lungo studiate nell'atmosfera di Giove, ma questa volta su un mondo extrasolare", ha detto Skemer.
Gli scienziati affermano che WISE 0855 sembra più simile a Giove di qualsiasi altro esopianeta ancora scoperto, il che è particolarmente affascinante da quando la missione di Giunone ha appena iniziato la sua esplorazione nel mondo gigante. Giove, insieme agli altri pianeti gassosi del nostro Sistema Solare, hanno tutti nuvole e tempeste, anche se le nuvole di Giove sono principalmente fatte di ammoniaca con nuvole di livello inferiore che forse contengono acqua. Uno degli obiettivi di Giunone è determinare l'abbondanza globale di acqua a Giove.
Fonti: UC Santa Cruz, Gemini
