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Il risultato offre un nuovo potente test su come le nane brune si raffreddino ed evolvano nel tempo, aiutando a affrontare una sfida di lunga data nell’astrofisica.
Gli astronomi che utilizzano l’Osservatorio W. M. Keck a Maunakea, isola delle Hawaiʻi, hanno misurato una delle età più precise finora per una stella simile al Sole che ospita una compagna nana bruna.
Il risultato offre un nuovo potente test su come le nane brune si raffreddino ed evolvano nel tempo, aiutando a affrontare una sfida di lunga data nell’astrofisica.
Lo studio si è concentrato sul sistema vicino HR 7672, che include una stella simile al Sole e una debole nana marrone compagna.
Utilizzando il Keck Planet Finder (KPF) dell’Osservatorio Keck, il team ha rilevato sottili oscillazioni nella superficie della stella, increspature che hanno rivelato la sua età di 2,3 miliardi di anni.
Poiché la nana bruna si è formata accanto alla stella, questa precisa età stellare rappresenta un punto di riferimento per l’evoluzione della compagna, offrendo una rara opportunità di testare direttamente modelli teorici del raffreddamento delle nane brune.
“L’incertezza dell’età del 18% stabilisce il sistema HR7672 come un punto di riferimento prezioso per gli anni a venire”, ha detto Yaguang Li, autore principale e ricercatore presso l’Università delle Hawaii a Mānoa.
Lo studio, guidato dall’Istituto di Astronomia dell’Università delle Hawaii, è pubblicato su The Astrophysical Journal.
Il sistema HR 7672 ha avuto un ruolo storico nello studio degli oggetti substellari.
Il compagno, noto come HR 7672B, è stato scoperto per la prima volta dal ricercatore Michael Liu, coautore e professore presso l’Istituto di Astronomia dell’Università delle Hawaii.
HR 7672B è stata la prima nana bruna fotografata direttamente in orbita attorno a una stella simile al Sole.
Utilizzando la Near-Infrared Camera (NIRC2) dell’Osservatorio Keck e il sistema di ottica adattiva del telescopio per correggere la sfocatura atmosferica, Liu ottenne un’immagine più nitida della nana bruna, che è 2.000 volte più debole della sua luminosa stella ospite.
“Le osservazioni pionieristiche con l’Osservatorio Keck hanno contribuito a illuminare il cosiddetto “deserto delle nane brune”, la scarsità di tali compagni intorno alle stelle simili al Sole in distacce ravvicinate,” ha detto Liu.
Ora, più di due decenni dopo, una nuova generazione di strumenti dell’Osservatorio Keck continua a far progredire questa eredità. Utilizzando misurazioni ultra-precise della stella ospite con lo strumento Keck Planet Finder (KPF), gli astronomi rilevarono minuscole pulsazioni stellari che rivelano la struttura interna e l’età della stella con una precisione senza precedenti.
“La modalità di lettura rapida unica del Keck Planet Finder lo rende l’unico strumento nell’emisfero nord in grado di campionare oscillazioni su scale temporali così brevi,” ha aggiunto Li.
Le nane brune sono stelle fallite troppo piccole per sostenere una fusione stabile dell’idrogeno, quindi si raffreddano gradualmente e svaniscono con l’età.
La loro luminosità, quindi, dipende sensibilmente sia dalla loro massa che dalla loro età. Tuttavia, gli astronomi hanno avuto difficoltà a testare modelli teorici di questo raffreddamento, in parte perché raramente sono disponibili età affidabili.
Ora, con questa nuova e precisa misurazione dell’età, combinata con la ben nota luminosità e massa di HR 7672B, il sistema diventa un eccezionale “punto di riferimento” per testare modelli evolutivi delle nane brune.
Confrontando le osservazioni con sei diversi modelli teorici di raffreddamento, il team ha trovato la migliore concordanza con i modelli più recenti che incorporano fisica interna aggiornata.
Senza i nuovi dati, il team non sarebbe stato in grado di distinguere questo modello dalle altre cinque possibilità.
Questi risultati dimostrano che le età stellari ad alta precisione sono essenziali per comprendere l’evoluzione substellare — e dimostrano che la spettroscopia di precisione con la prossima generazione di osservazioni fornirà finalmente queste informazioni.
“La ricerca di Yaguang ha reso questo oggetto ancora più prezioso per la nostra comprensione teorica delle nane brune,” disse Liu.
Come passo successivo, i ricercatori intendono generalizzare questo metodo a un insieme più ampio di sistemi di riferimento e testare modelli evolutivi delle nane brune attraverso diversi regimi.
