Un articolo pubblicato sulla rivista “Science” riporta la prima misurazione dei venti che soffiano nell’atmosfera della nana bruna catalogata come 2MASS J10475385+2124234. Un team di ricercatori guidato da Katelyn Allers della Bucknell University ha combinato osservazioni condotte con il Very Large Array (VLA) e il telescopio spaziale Spitzer della NASA per ottenere questo risultato. Il metodo è già stato utilizzato per pianeti come Giove perciò la novità è la sua estensione a una nana bruna e potrebbe riguardare anche esopianeti gassosi.
Distante circa 34 anni luce dalla Terra, la nana bruna 2MASS J10475385+2124234 ha dimensioni simili a quelle di Giove ma è circa 40 molte più massiccia. Questi oggetti sono considerati stelle mancate perché la loro massa non è sufficiente a innescare le reazioni termonucleari che rendono le stelle così luminose. L’immagine (Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF) mostra un’illustrazione di una nana bruna vicina a Giove e il campo magnetico della nana bruna assieme alle diverse emissioni rilevate.
Su un pianeta come la Terra, il termine vento indica il moto dell’aria rispetto alla superficie solida o liquida del pianeta. Su un pianeta gassoso o una nana bruna, composti quasi completamente di gas, il termine ha un significato un po’ diverso. Negli strati superiori di una nana bruna, porzioni di gas possono muoversi in modo indipendente. A certe profondità, la pressione diventa così intensa che il gas si muove tutto assieme, come se fosse una sfera solida, trascinando gli strati superiori. Rimangono comunque differenze di velocità tra i vari strati ed esse sono misurabili.
Nel caso di Giove, il periodo di rotazione misurato osservando le sue emissioni radio è diverso da quello misurato osservando le sue emissioni di luce visibile e infrarossa. Ciò è dovuto alla diversa origine di quei due tipi di emissioni. Le onde radio vengono generate da elettroni che interagiscono con il campo magnetico di Giove, che è originato nelle sue profondità. I raggi infrarossi arrivano invece dagli strati superiori dell’atmosfera di Giove, che ruota più velocemente rispetto agli strati più profondi. La differenza tra le due velocità è quella dei venti atmosferici.
Il team di Katelyn Allers ha provato ad applicare lo stesso metodo di misurazione alla nana bruna 2MASS J10475385+2124234 aspettandosi che al suo interno siano in atto meccanismi analoghi a quelli dei pianeti gassosi. Nel 2017 e 2018 i ricercatori hanno usato il telescopio spaziale Spitzer per rilevare le emissioni infrarosse provenienti da quest’oggetto e hanno scoperto variazioni regolari, che hanno attribuito alla rotazione di qualche struttura di lunga durata negli strati superiori della sua atmosfera. Successivamente, hanno rilevato le emissioni radio usando il VLA e hanno misurato la velocità di rotazione degli strati più profondi.
I risultati hanno confermato le similitudini con i pianeti gassosi dato che anche in 2MASS J10475385+2124234 l’atmosfera ruota più velocemente rispetto agli strati interni, con un vento calcolato a oltre 650 m/s. I venti su Giove sono molto veloci, attorno ai 100 m/s, ma si tratta di una velocità molto inferiore a quella rilevata nell’atmosfera della nana bruna sotto esame. Questa differenza non è una sorpresa perché era stata prevista dai modelli teorici sulle nane brune, che di conseguenza hanno ricevuto una conferma.
Questo metodo, già usato da anni per i pianeti del sistema solare, è risultato valido anche per le nane brune e i ricercatori intendono estenderlo ulteriormente agli esopianeti gassosi. A questo proposito, Peter Williams del Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian, e dell’American Astronomical Society ha spiegato che i campi magnetici degli esopianeti giganti sono più deboli di quelli delle nane brune perciò le misurazioni radio dovranno essere effettuate a frequenze più basse rispetto a quelle usate per 2MASS J10475385+2124234.
Katelyn Allers ha aggiunto che lei e i suoi colleghi sono eccitati perché con questo metodo possono imparare come la chimica, le dinamiche atmosferiche e l’ambiente attorno a un oggetto sono interconnessi offrendo una visione davvero completa degli esopianeti studiati. Insomma, questo tipo di studio potrebbe offrire progressi nelle nostre conoscenze degli esopianeti gassosi.
