Il telescopio James Webb aveva osservato le nane brune più lontane della nostra Galassia, ma non ce ne eravamo accorti
Esplorare gli archivi di dati raccolti dai telescopi è come esplorare una miniera “abbandonata” che può riservare scoperte sensazionali. E’ il caso delle nane brune osservate da James Webb ai confini della Galassia e di cui ignoravamo la scoperta.
Cresce rapidamente il numero di nane brune note. A dispetto della loro bassissima luminosità, e quindi bassissima visibilità, si continua a scoprirne, grazie soprattutto alla sensibilità di telescopi quali James Webb ed Euclid alla radiazione infrarossa.
Le nane brune, essendo oggetti relativamente freddi, con temperature superficiali inferiori ai 2500K, giù fino ai 500K, emettono prevalentemente radiazione infrarossa.
Questo significa che per poterle scoprire e studiare, essendo pressoché invisibili alla vista, servono strumenti ottimizzati nella banda infrarossa, come quelli a bordo del telescopio James Webb.
Perché le nane brune sono fredde
Le nane brune vengono spesso definite come “stelle mancate”. Durante le fasi iniziali di vita di una stella avviene una contrazione del volume, a motivo del peso che il gas esercita su se stesso, con un aumento graduale di temperatura nel nucleo (dovuto all’aumento della pressione).
Ad un certo punto, se la massa è sufficientemente grande, si raggiunge una temperatura così elevata da innescare le reazioni di fusione termonucleare che da un canto arrestano la contrazione e d’altro canto producono così tanta energia da riscaldare anche gli strati superficiali della stella che iniziano a brillare.
Nel caso delle nane brune, la massa non è sufficiente a far innescare questa sorgente nucleare di energia, per cui queste “mancate stelle” non brilleranno mai, ma piuttosto continueranno lentamente a raffreddarsi, diventando sempre più deboli e meno visibili.
Le ultime nane brune scoperte in modo serendipito
Durante un programma di osservazione del lontano Universo, il telescopio James Webb aveva ottenuto 40.000 spettri nell’infrarosso. Un team internazionale guidadto dall'astronomo Zhijun, della Chinese Academy of Sciences, Beijin (Cina), esaminando questi spettri presenti negli archivi pubblici del James Webb, ha scoperto un vero tesoro.
Si sono accorti che alcuni di questi non erano spettri di lontane galassie ma bensì di lontane nane brune ai confini della nostra Galassia.
Confrontando gli spettri osservati con modelli teorici sono riusciti a stimare le proprietà fisiche delle nane brune, cioè temperatura superficiale, massa, raggio, metallicità, età e distanza.
La loro analisi ha permesso di scoprire 68 tra nane brune confermate e candidate una delle quali addirittura a circa 16.000 anni luce dalla Terra. Per capire la portata della scoperta si consideri che le nane brune note, a motivo della loro bassa luminosità, sono state scoperte a distanze di poche centinaia di anni luce dalla Terra.
Curiosità
Sappiamo che l’Universo è costituito da un 5% di materia visibile, un 27% di materia oscura e un 68% di energia oscura. Si chiamano materia ed energia oscure poiché non è chiara la loro natura. Quando si scoprirono le prime nane brune e si vide quanto poco visibile fosse la loro presenza, si ipotizzò che potessero spiegare parte della materia oscura.
Cioè, si pensò che la materia visibile fosse più del 5% per la presenza di numerose nane brune nell’Universo. Da allora il numero di nane brune note va crescendo. Si stima che nella nostra Galassia ci sia una nana bruna ogni 6 stelle, per un totale di 100 miliardi di nane brune nella nostra sola Galassia. E' un numero impressionante, ma corrispondente ad una massa totale troppo piccola per colmare il 27% di materia oscura.
Riferimento allo studio
"A Large Sample of JWST/NIRSpec Brown Dwarfs: New Distant Discoveries", ZhiJun Tu et al. 2025 https://arxiv.org/html/2510.02026v1