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Astronomi Scoprono un Sistema di Nane Marroni Unico

Un nuovo sistema binario rivela proprietà affascinanti di un nano bruno in orbita veloce.

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Indice

Gli astronomi hanno recentemente scoperto un nuovo corpo celeste noto come un bruno nano che orbita attorno a una piccola stella in un pattern molto stretto. Il bruno nano ha un'orbita molto breve di 1,90 ore, il che lo rende uno dei più veloci conosciuti in questa categoria. Lo studio di questo sistema binario fornisce importanti informazioni sulle caratteristiche e il comportamento dei bruni nani, che sono un po' come le stelle ma non hanno abbastanza massa per sostenere la fusione nucleare.

Cos'è un Bruno Nano?

I bruni nani sono oggetti nell'universo con masse comprese tra quelle di grandi pianeti e piccole stelle. Di solito variano da circa 13 a 80 volte la massa di Giove. A differenza delle stelle, i bruni nani non possiedono le alte temperature necessarie per la fusione dell'idrogeno, che è il processo che alimenta le stelle. Invece, si raffreddano col tempo, perdendo energia e diventando pian piano meno luminosi.

Caratteristiche Uniche del Sistema

Il nuovo sistema mostra un alto grado di stabilità tra i suoi due componenti. Questo significa che sia il bruno nano che la sua stella compagna hanno dimensioni, temperature e masse prevedibili. Le temperature del bruno nano possono essere dedotte dalle variazioni di luminosità nella Luce Infrarossa durante un evento noto come eclissi secondaria. Questi dati indicano fortemente che l'oggetto è effettivamente un bruno nano.

Il sistema binario si sta anche muovendo velocemente attraverso la galassia, suggerendo che sia un sistema più vecchio. Si trova a una distanza relativamente breve dalla Terra, indicando che configurazioni simili di bruni nani potrebbero non essere molto rare.

L'Importanza di Studiare i Bruni Nani

I bruni nani forniscono informazioni preziose su come si formano stelle e pianeti. Possono fungere da casi di test per capire i processi in gioco nella formazione delle stelle e cosa succede agli oggetti che rientrano tra le categorie di stelle e pianeti. Poiché solo una piccola percentuale di stelle nella nostra galassia si sa avere compagni bruni nani, scoprire nuovi sistemi aiuta ad ampliare la nostra comprensione del loro ruolo nell'universo.

Contesto Storico

Negli ultimi dieci anni, sono stati identificati circa 50 bruni nani, alcuni dei quali trovati come candidati durante sondaggi mirati a rilevare pianeti. Sondaggi precedenti come WASP, CoRoT, Kepler e TESS hanno avuto un ruolo significativo in queste scoperte.

I modelli esistenti suggerivano che i bruni nani tendessero a mostrare una grande varietà di dimensioni. Tuttavia, questa nuova scoperta mostra che i bruni nani possono anche presentare proprietà che si discostano da questi modelli, sottolineando la complessità delle loro caratteristiche fisiche.

Osservazioni e Strumenti Utilizzati

Per scoprire questo nuovo bruno nano e capire le sue caratteristiche, gli scienziati hanno usato tecnologia e metodi avanzati. Hanno impiegato misurazioni di luce ottica e infrarossa e valutazioni precise delle distanze usando un satellite noto come Gaia. Questa combinazione di dati ha permesso ai ricercatori di stabilire misurazioni più accurate dei componenti del sistema.

Le Curve di Luce, che mostrano i cambiamenti di luminosità nel tempo, hanno fornito informazioni cruciali sul sistema. Osservando l'eclissi primaria profonda e l'assenza di un'eclissi secondaria in luce ottica, i ricercatori hanno dedotto che una delle stelle nel sistema binario è più fresca dell'altra. Questo ha portato alla conclusione che è effettivamente un bruno nano.

Analisi delle Curve di Luce

I ricercatori hanno analizzato curve di luce che coprono diversi anni. Hanno misurato la luce emessa da entrambe le stelle mentre orbita l'una attorno all'altra. I dati hanno mostrato un chiaro pattern periodico che ha aiutato a determinare le proprietà di ciascun componente del sistema binario.

Il componente primario, una stella a bassa massa, ha mostrato un comportamento atteso per questo tipo di stelle. Il secondo componente, il bruno nano, ha mostrato pattern coerenti con un oggetto molto più fresco e meno luminoso, confermando il suo status di bruno nano.

Futuri Approfondimenti sui Sistemi Binari

La ricerca di più bruni nani in orbite strette continua, poiché i risultati di questo sistema binario potrebbero guidare future scoperte. Con l'avanzamento di strumenti astronomici più sensibili, gli scienziati potrebbero trovare più bruni nani nascosti nei dati esistenti. Le prossime campagne come WINTER e l'Osservatorio Rubin dovrebbero gettare più luce su questo argomento cercando questi oggetti sfuggenti.

L'Evoluzione del Sistema Binario

Entrambe le stelle nel sistema binario sarebbero state probabilmente molto più grandi quando si sono formate. Con l'invecchiamento, le loro dimensioni sono diminuite, il che è tipico per questi tipi di sistemi. Questa riduzione suggerisce che il sistema abbia subito un'evoluzione che lo ha reso più compatto nel tempo.

Un aspetto importante dell'evoluzione futura include l'interazione tra le due stelle. Alla fine, la stella a bassa massa inghiottirà la sua compagna a causa della breve distanza tra di loro, portando a eventi di trasferimento di massa che cambieranno drasticamente la loro relazione. Questo potrebbe creare situazioni uniche che potrebbero essere osservate da futuri telescopi.

Conclusione

In sintesi, la scoperta di questo nuovo sistema binario con un bruno nano e una stella a bassa massa fornisce importanti spunti sulla natura di tali oggetti. Con la sua eccezionalmente breve periodo orbitale e le misurazioni precise raccolte, i ricercatori stanno ampliando la loro comprensione dei bruni nani e degli ambienti in cui vivono. Questa esplorazione continua contribuisce alla narrazione più ampia su come si formano, evolvono e interagiscono stelle e pianeti nell'universo.

Fonte originale

Titolo: A transiting brown dwarf in a 2 hour orbit

Estratto: We report the discovery of ZTF J2020+5033, a high-mass brown dwarf (BD) transiting a low-mass star with an orbital period of 1.90 hours. Phase-resolved spectroscopy, optical and infrared light curves, and precise astrometry from Gaia allow us to constrain the masses, radii, and temperatures of both components with few-percent precision. We infer a BD mass of $M_{\rm BD} = 80.1\pm 1.6\,M_{\rm J}$, almost exactly at the stellar/substellar boundary, and a moderately inflated radius, $R_{\rm BD} = 1.05\pm 0.02\,R_{\rm J}$. The transiting object's temperature, $T_{\rm eff}\approx 1700\,\rm K$, is well-constrained by the depth of the infrared secondary eclipse and strongly suggests it is a BD. The system's high tangential velocity ($v_\perp = 98\,\rm km\,s^{-1}$) and thick disk-like Galactic orbit imply the binary is old; its close distance ($d\approx 140$ pc) suggests that BDs in short-period orbits are relatively common. ZTF J2020+5033 is the shortest-period known transiting BD by more than a factor of 7. Today, the entire binary would comfortably fit inside the Sun. However, both components must have been considerably larger in youth, implying that the orbit has shrunk by at least a factor of $\sim 5$ since formation. The simplest explanation is that magnetic braking continues to operate efficiently in at least some low-mass stars and BDs.

Autori: Kareem El-Badry, Kevin B. Burdge, Jan van Roestel, Antonio C. Rodriguez

Ultimo aggiornamento: 2023-09-13 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://arxiv.org/abs/2307.15729

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2307.15729

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia arxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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