Webb rivela un panorama mozzafiato della formazione stellare

Una delle immagini più grandi di Webb fino ad oggi mostra la caccia alle nane brune più piccole.

 

 

 

Questa vista stellata della vicina regione di formazione stellare IC 348 è una delle immagini più grandi del telescopio spaziale NASA/ESA/CSA James Webb rese finora pubblica.

Utilizzando Webb, gli astronomi hanno cercato in IC 348 nane brune, che sono meno massicce rispetto alle stelle più piccole.

I ricercatori scoprirono nane brune appena il doppio della massa di Giove, portando lo studio di questi oggetti curiosi in un nuovo intervallo di massa.

La regione di formazione stellare IC 348 si trova a soli 1000 anni luce di distanza, nella costellazione di Perseo.

In regioni come IC 348, nuvole fredde di gas idrogeno molecolare collassano formando nuove stelle, creando scene luminose e scolpite come questa.

Il processo di formazione stellare può creare oggetti sorprendentemente vari, da stelle massicce che scadono dopo solo pochi milioni di anni in esplosioni di supernove da collasso del nucleo alle stelle più piccole e comuni, che sono longeve e producono potenti tempeste stellari.

Le stelle più piccole pesano circa l’8% della massa del Sole. Sotto questa massa si trova una strana e intrigante classe di oggetti chiamati nane brune.

Le nane brune si formano allo stesso modo delle stelle, attraverso il collasso delle nuvole molecolari, ma a differenza delle stelle, i nuclei delle nane brune non diventano mai abbastanza caldi da fondere idrogeno in elio (anche se molte fondono brevemente il deuterio, o idrogeno pesante, nelle prime fasi della loro vita).

Ciò che ancora non è chiaro — e ciò che i ricercatori speravano di scoprire usando gli strumenti sensibili di Webb per sondare IC 348 — è quanto siano piccoli gli oggetti più piccoli creati dal progresso della formazione stellare. In altre parole, quanto è piccola la nana marrone più piccola?

I ricercatori che hanno cercato di rispondere a questa domanda hanno usato Webb per studiare IC 348 nel 2022, quando hanno scoperto nane brune con masse fino a tre o quattro volte la massa di Giove.

Ora, lo stesso team di ricerca ha utilizzato Webb per indagare ancora più a fondo in questa regione alla ricerca di nane brune ancora più piccole.

Il team ha utilizzato la NIRCam (Near-Infrared Camera) di Webb nel 2024 per catturare il caldo bagliore delle giovani nane marroni e delle stelle neonate che vediamo in questa nuova immagine di IC 348.

Dopo aver selezionato le candidate nane marroni in base ai loro colori e luminosità, nel 2025 hanno effettuato il NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) di Webb per condurre osservazioni spettroscopiche per studiare le masse delle nane brune.

Queste osservazioni profonde di Webb rivelarono qualcosa di straordinario: nane brune con masse basse fino a appena il doppio della massa di Giove — solo lo 0,19% della massa del Sole.

Queste sono le nane marroni meno massicce conosciute, e la loro esistenza rappresenta una sfida per i modelli di formazione delle stelle.

Oltre alla scoperta di queste nane brune inaspettatamente leggere, le osservazioni di Webb contennero ancora più sorprese.

Una delle nane marroni più chiare e nuove mostrava segni di un disco, suggerendo che i pianeti potessero formarsi intorno a essa nonostante la nana bruna fosse la massa stessa di un pianeta.

Ispezionando gli spettri delle nane brune di IC 348, il team di ricerca ha anche scoperto una caratteristica che attribuiscono agli idrocarburi, molecole composte solo da atomi di idrogeno e carbonio.

Questa caratteristica è stata osservata solo nelle atmosfere delle nane brune di massa più bassa, suggerendo che questi oggetti estremi possano esistere in una classe spettrale a parte.

Le stelle e le nane marroni dell’IC 348 non sono le uniche attrazioni in questa foto. Una collezione brillantemente dettagliata di protostelle occupa l’angolo in alto a destra dell’immagine.

Diverse di queste protostelle sono accompagnate da oggetti Herbig-Haro, che sono regioni luminose che si formano quando i getti di stelle appena nate si schiantano con il gas e la polvere intorno alla stella.

L’oggetto lungo e stretto orientato orizzontalmente in questo angolo è HH 797, che in precedenza era stato presentato come Webb Picture of the Month.

A un’osservazione ravvicinata, questa sorgente si rivela essere due protostelle con flussi di uscita quasi paralleli.

Appena a destra dell’HH 797 si trova la sorgente a forma di elica HH 211, che presenta sia getti stretti che uscite più ampie, ed era stata mostrata anche in una precedente pubblicazione di immagini.

I dati utilizzati per creare questa immagine provengono dal programma di osservazione Webb #4866 (PIs: K. Luhman, C. Alves de Oliveira).

Gli obiettivi di questo programma sono studiare gli oggetti di massa più bassa creati attraverso il processo di formazione stellare, come descritto qui; comprendere come variano le popolazioni di oggetti di massa planetaria come le nane brune tra le regioni di formazione stellare; e indagare le origini della caratteristica idrocarburica nelle nane brune di massa più bassa.

 

 

ESA/Webb, NASA, CSA, K. Luhman, C. Alves De Oliveira, M. Zamani (ESA/Webb)