Archivi tag: nane brune

WISE J0304, una ‘palla gigante’ gassosa di tipo gioviano

Un gruppo di astronomi hanno identificato un pianeta gigante gassoso che potrebbe avere avuto una origine particolarmente diversa, trascorrendo gran parte delle sue fasi iniziali come una stella calda fino ad arrivare oggi con una temperatura molto bassa tipica di un pianeta. Continua a leggere WISE J0304, una ‘palla gigante’ gassosa di tipo gioviano

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NGC 4845, il buco nero si alimenta di un ‘pasto leggero’

bh_jupiterGrazie ad una serie di osservazioni condotte con i telescopi spaziali XMM-Newton, Swift e MAXI gli astronomi sono stati in grado di identificare il ‘risveglio’ di un buco nero situato a circa 47 milioni di anni-luce nella galassia NGC 4845. Il buco nero si sta ‘cibando’, per così dire, di un oggetto stellare di piccola massa, probabilmente una nana bruna o un pianeta gigante gassoso, che si trova nelle sue immediate vicinanze. Un destino simile accadrà verso la metà del 2013 ad una nube di gas che si sta avvicinando al buco nero della Via Lattea, un fenomeno molto raro che permetterà per la prima volta di osservare in azione un buco nero mentre cattura, quasi in tempo reale, la materia che si trova nello spazio circostante (post).

La scoperta, che è avvenuta grazie alle misure dell’elevato flusso di radiazione (flare) nella banda dei raggi-X, è stata completamente una sorpresa dato che la galassia è rimasta inattiva per almeno 20-30 anni. Analizzando il flare, i ricercatori hanno potuto studiare la struttura del disco di accrescimento che circonda il buco nero e stimare così la massa dell’oggetto che rappresenta il ‘pasto’ trovando dei valori pari a 14-30 masse gioviane, consistenti con l’intervallo della massa delle nane brune che sono stelle mancate dato che non sono così massicce da iniziare il ciclo di fusione dell’idrogeno come avviene per le stelle. La massa del buco nero viene stimata attorno a 300 mila volte quella del Sole e sembra stia ‘giocando’, per così dire, con il suo ‘cibo’: infatti, gli astronomi hanno misurato un ritardo di 2-3 mesi tra il momento in cui l’oggetto è stato disintegrato e il periodo durante il quale il buco nero si è rifornito dei suoi resti che ammontano a circa il 10% della massa totale. Questi particolari eventi sono importanti per capire di più ciò che accade a oggetti di forme e dimensioni diverse quando si trovano nelle immediate vicinanze di un buco nero.

ESA: Black Hole wakes up and has a light snack
arXiv: Tidal disruption of a super-Jupiter by a massive black hole

Dalle stelle giovani nuovi indizi per la ricerca di esopianeti

La ricerca di mondi alieni attorno ad altre stelle sta mostrando come i pianeti extrasolari siano presenti numerosi nella Via Lattea e ciò permette agli astronomi di avere diverse indicazioni su come condurre le osservazioni per scoprire nuovi esopianeti .

Evgenya Shkolnik, un astronomo presso l’osservatorio Lowell, e il suo gruppo di ricerca hanno pubblicato un articolo nel quale forniscono una serie di metodi per dare la caccia ai pianeti di altre stelle. Esaminando nuovi dati e quelli già esistenti sia sulle stelle che sulle nane brune, che hanno una età inferiore a 300 milioni di anni, gli autori hanno individuato 144 sistemi stellari, di cui 20 sono candidati molto interessanti. Questa lista dei candidati viene monitorata con una campagna di osservazioni denominata Gemini’s NICI Planet-Finding Campaign e con la survey Planets Around Low-Mass Stars (PALMS) survey, guidate da Michael Liu astronomo presso l’Istituto di Astronomia dell’Università delle Hawaii. Analizzando gli spettri e i moti delle stelle, Shkolnik ei suoi collaboratori sono stati in grado di derivare l’età di ogni singola stella. Dal momento che stelle di piccola massa sono piccole e deboli, esse possono essere considerate dei buoni candidati dove si spera si possano rivelare i pianeti. Non solo, ma le stelle giovani rendono ancora più semplice l’obiettivo della ricerca in quanto ci si aspetta che i pianeti siano in formazione e perciò sono ancora caldi e luminosi. Per ricavare questa lista di candidati, i ricercatori hanno passato al setaccio, per così dire, i dati di circa 8700 stelle che sono distribuite in un raggio di 100 anni-luce rispetto al Sole. Dunque, dal momento che stelle di piccola massa sono quelle più comuni, ci aspettiamo che la maggior parte dei pianeti si trovino in questi sistemi stellari. L’individuazione delle versioni giovani di queste stelle risulta di fondamentale importanza per capire il censimento galattico dei pianeti extrasolari. “Queste stelle giovani ci indicano la via. E se esisteranno pianeti di tipo Giove quasi sicuramente li troveremo“, conclude Shkolnik.

[Press release: Lowell astronomer, collaborators point the way for exoplanet search]

arXiv: Identifying the young low-mass stars within 25 pc. II. Distances, kinematics and group membership

Una nuova tecnica per lo studio delle atmosfere degli esopianeti

I cacciatori di pianeti extrasolari dispongono di un nuovo strumento che non richiede grossi telescopi o satelliti in orbita. Essi hanno sviluppato una tecnica che utilizza un telescopio ad infrarossi di piccole dimensioni per identificare molecole organiche nell’atmosfera di un esopianeta delle dimensioni di Giove e che si trova a circa 63 anni-luce.

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EUROWD12: 18th European White Dwarf Workshop

The European White Dwarf Workshops are held every two years. The topics to be discussed at the workshop will include: White Dwarf structure and evolution; Progenitors and central stars of planetary nebulae; Binaries: White Dwarfs in CVs, double degenerates; White Dwarf – Brown Dwarf systems; White Dwarf dust disks and planetary systems; Atmospheres, chemical composition, magnetic fields; Pulsating White Dwarfs; White Dwarfs in stellar clusters and in the halo;White Dwarfs as SN Ia progenitors.

Una stella che si fa un ‘pisolino’

Una stella acquisisce gran parte della propria massa dal disco di accrescimento. L’accrescimento di materia non è probabilmente un processo continuo ma si ritiene avvenga in maniera episodica. Questi eventi casuali determinano forti e violente emissioni di radiazione (burst) durante i quali la protostella appare molto luminosa e il suo disco viene riscaldato e stabilizzato. I burst durano circa alcune centinaia di anni mentre l’intervallo di tempo tra un burst e l’altro può essere dell’ordine di qualche migliaio di anni durante i quali la luminosità della stella è debole e il suo disco si raffredda e si frammenta. Sono proprio questi eventi che darebbero luogo alla formazione di stelle di piccola massa, nane brune e pianeti.

Alcuni astronomi dell’Università di Cardiff ritengono che il lungo “letargo” di una stella giovane potrebbe determinare la formazione di una seconda generazione di stelle più piccole e di pianeti in orbita attorno ad essa.

Da lungo tempo si sospetta che la formazione di materia attorno a stelle giovani non avviene in maniera continua ma accade secondo eventi sporadici determinando brevi emissioni di alta energia associate a queste stelle. Tuttavia, ciò è stato alquanto ignorato nei modelli che spiegano la formazione stellare, ma oggi, grazie allo sviluppo di modelli più avanzati che simulano il comportamento di stelle giovani, Dimitris Stamatellos dell’Università di Cardiff,Anthony Whitworth assieme a David Hubber dell’Università di Sheffield, hanno ottenuto nuovi risultati su come si comportano le stelle durante la loro evoluzione. Mentre le stelle sono ancora giovani, esse sono circondare da dischi di gas e polveri, ed evolvono accrescendo materia da questi dischi. Inoltre, i dischi possono frammentarsi per dar luogo a stelle più piccole, a pianeti e a stelle nane brune, cioè oggetti che sono più grandi dei pianeti ma non grandi abbastanza per iniziare a bruciare l’idrogeno come avviene nel Sole. “Sappiamo che le stelle giovani passano gran parte della fase iniziale della loro vita ‘dormendo’” spiega Stamatellos. “Una volta consumato il pranzo, dovuto al materiale associato al disco di gas e polveri che le circonda, esse si fanno un ‘pisolino’ che può durare alcune migliaia di anni durante i quali la loro luminosità si affievolisce. Intanto i dischi diventano sempre più massicci e rimangono relativamente “freddi” nonostante la presenza della propria stella centrale. Alla fine, i dischi diventano instabili e si frammentano dando luogo a stelle di massa più piccola e a oggetti minori, come stelle nane brune e pianeti“.

I nuovi dati ottenuti dai ricercatori forniscono una spiegazione per la formazione e le proprietà delle stelle che hanno masse inferiori a un quinto la massa del Sole e che si ritiene costituiscano più del 60% di tutte le stelle della Via Lattea. Insomma, pare che il processo di frammentazione del disco di accrescimento sia possibile in natura ed ora si tratta di verificare se tale meccanismo sia il processo dominante nella formazione di stelle di piccola massa e delle nane brune.

ArXiv 1: THE IMPORTANCE OF EPISODIC ACCRETION FOR LOW-MASS STAR FORMATION

ArXiv 2: The lower limits of disc fragmentation and the prospects for observing fragmenting discs

Quanto è ‘scura’ la materia scura?

Un gruppo di ricercatori dell’Università della Florida ha trascorso quasi dieci anni a monitorare un esperimento che utilizza rivelatori al germanio e al silicio, raffreddati fino a qualche frazione di grado sopra lo zero assoluto, allo scopo di studiare la materia scura. Il risultato? Forse si è trovato qualcosa che suggerisce di continuare la ricerca.

Per capire gli effetti dovuti alla presenza della materia scura basta dare una occhiata, ad esempio, al Sistema Solare dove Mercurio, per rimanere in orbita attorno al Sole, si deve muovere con una velocità orbitale di 48 Km/sec mentre il più lontano Nettuno lo fa muovendosi con una velocità orbitale di soli 5 Km/sec. Ciò non si osserva nel caso della Via Lattea o in altre galassie. In altre parole, la materia nelle regioni più esterne di una galassia a spirale si muove quasi con la stessa velocità orbitale della materia che si trova invece in prossimità delle regioni più centrali della galassia. Questo fatto è alquanto sorprendente dato che non sembra esistere abbastanza gravità nelle regioni più esterne del sistema galattico che possa mantenere la materia in orbita attorno alla galassia dato che, altrimenti, si disperderebbe nello spazio. Ciò implica che deve esistere una maggiore forza gravitazionale per spiegare come mai queste galassie continuano ad orbitare e stare insieme, cioè deve esistere altra materia che non vediamo e che per motivi di ignoranza chiamiamo appunto materia scura. Sappiamo che la presenza di materia scura è importante per mantenere gli ammassi di galassie legati gravitazionalmente e, inoltre, essa ci permette di spiegare il fenomeno della lente gravitazionale su larga scala, come si può vedere ad esempio nel Buller Cluster. I modelli ricostruiti al computer suggeriscono che le galassie possono avere aloni di materia scura e che essa può essere distribuita all’interno della loro struttura nello spazio intergalattico determinando così il 90% della massa galattica totale. Attualmente si ritiene che una piccola componente di materia scura sia di tipo barionico, cioè formata da protoni e neutroni, e che può esistere sotto forma di gas freddo e denso, come buchi neri, stelle di neutroni, nane brune o pianeti massicci e isolati (planemi), tutte componenti note come Massive Astrophysical Compact Halo Objects (MACHOs). Tuttavia queste componenti non producono quegli effetti gravitazionali osservati che sono invece dovuti appunto alla materia scura. In conclusione la maggior parte di questa componente misteriosa deve esistere nella forma di materia di tipo non barionico, cioè nella forma delle cosiddette Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs).

Tra le particelle note come WIMPs, che probabilmente non hanno carica elettrica, i neutrini, prodotti in abbondanza dalle reazioni di fusione nucleare che hanno luogo nei nuclei delle stelle, potrebbero essere i migliori candidati anche se la loro massa non è sufficiente per giustificare gli effetti osservati. Invece,  la particella ideale per rappresentare la materia scura potrebbe essere il cosiddetto neutralino, una particella ipotetica prevista dalla teoria della supersimmetria. Il secondo esperimento chiamato Cryogenic Dark Matter Search Experiment (CDMS II), costituito da rivelatori a cristalli liquidi, è situato in una miniera di ferro nel Minnesota e ha lo scopo di rivelare solamente alcune particelle che sono in grado di penetrare in profondità il terreno. L’esperimento cerca quegli eventi di ionizzazione che possono essere utilizzati per distinguere le interazioni elettroniche da quelle nucleari. Si assume infatti che una particella WIMP ignori gli elettroni e potenzialmente interagisca con un nucleo. Ad oggi sono stati riportati due possibili eventi che tuttavia non possono essere considerati statisticamente significativi ma possono dare comunque una direzione alla ricerca. I risultati ottenuti dal gruppo di ricercatori indicano non solo quanto sia complicato rivelare una particella WIMP, cioè quanto scura sia la materia scura, ma che dovrà essere necessario migliorare la sensibilità stessa dei rivelatori.