Nella prima scoperta del suo genere, gli astronomi hanno trovato del silano nell’atmosfera di un’antica nana bruna soprannominata “L’Incidente” (“The Accident”). Questa molecola svolge un ruolo importante nella formazione delle nubi nelle atmosfere dei giganti gassosi, ma per decenni è sfuggita alla rilevazione in pianeti come Giove e Saturno. La scoperta è stata resa possibile grazie alle osservazioni complementari del telescopio Gemini South in Cile, finanziato dalla National Science Foundation statunitense, e del telescopio spaziale James Webb (JWST) della NASA.
Le nane brune sono oggetti peculiari, troppo massicci per essere considerati pianeti, ma non abbastanza massicci da sostenere la fusione nucleare come una stella. Tra questa curiosa classe di oggetti, una nana bruna soprannominata “L’Incidente” si distingue per il suo mix unico di caratteristiche fisiche, mostrando caratteristiche precedentemente osservate solo in nane brune calde e giovani e altre precedentemente osservate solo in nane brune fredde e antiche.
Le proprietà dell’Incidente sono altamente insolite rispetto a tutte le altre stelle e nane brune conosciute, quindi è sfuggita ai tipici metodi di rilevamento. È stata scoperta accidentalmente nel 2020 da uno scienziato partecipando al progetto scientifico Backyard Worlds: Planet 9. Il suo insolito profilo luminoso ha suscitato l’interesse degli astronomi, che si sono rivolti a due dei più potenti telescopi terrestri e spaziali al mondo per scrutare la sua atmosfera e comprenderne meglio la natura e la composizione.
L’indagine è iniziata con l’astronomo del NOIRLab NSF Sandy Leggett, che ha ottenuto immagini nel vicino infrarosso dell’Incidente utilizzando il telescopio Gemini South in Cile, una metà dell’Osservatorio Internazionale Gemini, finanziato in parte dalla National Science Foundation (NSF) statunitense e gestito dal NOIRLab NSF. Questo ha gettato le basi per ulteriori indagini, guidate dall’astronomo del NOIRLab Aaron Meisner, utilizzando il telescopio spaziale James Webb della NASA.
“L’Incidente è estremamente debole e il Gemini South rimane l’unico telescopio terrestre finora in grado di rilevarla”, afferma Meisner, coautore dell’articolo che presenta questi risultati sulla rivista Nature. “La rilevazione di Gemini ha posto le basi per le osservazioni con il JWST, consentendoci di stimare il tempo di esposizione necessario per sondare gli strati atmosferici profondi di questo enigmatico oggetto e ottenere dati utili nel vicino infrarosso sulla sua composizione”.
Una scoperta sorprendente
Le osservazioni di Webb hanno rivelato una sorpresa. Nell’atmosfera di The Accident, il team ha trovato una firma definitiva del silano chimico: silicio legato a quattro atomi di idrogeno. Gli scienziati planetari hanno a lungo previsto che questa molecola esista nei giganti gassosi e che svolga un ruolo importante nella formazione delle nubi al loro interno. Nonostante decenni di ricerche, è sfuggita alla rilevazione nelle atmosfere dei giganti gassosi del nostro Sistema Solare, Giove e Saturno, così come nelle migliaia di atmosfere che gli scienziati hanno studiato su nane brune e giganti gassosi attorno ad altre stelle.
Questa è la prima scoperta di silano in una nana bruna, un esopianeta o un oggetto del Sistema Solare. Il fatto che questa molecola non sia stata rilevata da nessuna parte se non in una singola, peculiare nana bruna suggerisce qualcosa sulla chimica che si verifica in ambienti così antichi.
“A volte sono gli oggetti estremi che ci aiutano a capire cosa succede in quelli medi“, afferma Jackie Faherty, ricercatrice presso l’American Museum of Natural History di New York e autrice principale dello studio.
The Accident
Situata a circa 50 anni luce dalla Terra, The Accident si è probabilmente formata 10-12 miliardi di anni fa, il che la rende una delle nane brune più antiche mai scoperte. L’Universo ha quasi 14 miliardi di anni, il che significa che The Accident si è formata in un’epoca in cui il cosmo conteneva principalmente idrogeno ed elio, con tracce di altri elementi, tra cui il silicio. Nel corso di eoni, elementi come carbonio, azoto e ossigeno si sono formati nei nuclei delle stelle, il che significa che i pianeti e le stelle di formazione più recente possiedono una maggiore quantità di questi elementi.
Cosa suggerisce la scoperta
La presenza di silano nell’atmosfera di The Accident suggerisce che, in oggetti molto antichi, il silicio può legarsi all’idrogeno per formare una molecola leggera in grado di raggiungere gli strati superiori dell’atmosfera di un gigante gassoso. Ma in oggetti di formazione più recente, come Giove e Saturno, il silicio si lega all’ossigeno, più facilmente disponibile, creando molecole più pesanti che affondano in profondità sotto gli strati superficiali dell’atmosfera, dove non sono rilevabili dai nostri telescopi.
Le prove scoperte nell’atmosfera dell’Incidente confermano la comprensione degli astronomi su come si formano le nubi sui giganti gassosi e offrono informazioni cruciali su come la formazione primordiale possa influenzare la composizione dell’atmosfera di un pianeta. Inoltre, rivelano come un mondo formatosi miliardi di anni fa possa apparire drasticamente diverso da un mondo formatosi agli albori del nostro Sistema Solare.
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