Nana bruna: cos’è, quanto vive e come si forma

foto dall'alto di una nana bruna rossa

Oggi parliamo di astronomia. Quando alziamo la testa e guardiamo verso il cielo, nelle limpide notti d'estate o in quelle più nebulose della stagione invernale, ci viene naturale chiederci cosa stiamo davvero osservando, e siamo spesso presi dalla curiosità di ricevere qualche informazione in più sulle varie tipologie di stelle, soffermandoci in particolare sulle loro origini, proprietà e caratteristiche.

Qui proveremo a fornire qualche risposta in merito: nello specifico, in questo articolo analizzeremo uno degli corpi celesti meno conosciuti ma più affascinanti presenti nell’universo: la nana bruna. Andiamo a scoprirla insieme!

Che cos’è e cosa si intende per nana bruna?

scatto sensazionale di una nana bruna nella galassiaLa nana bruna è uno tra gli oggetti celesti che, da diversi decenni, attirano in misura maggiore l’interesse di scienziati ed esperti, suscitando diversi interrogativi. Si tratta, infatti, di un corpo ibrido, che rappresenta una via di mezzo tra una stella e un pianeta.

Ciò che ci permette di accomunare le nane brune alle stelle sono le loro considerevoli dimensioni, oltre alla capacità di generare piccole quantità di energia grazie a lenti processi di contrazione ed alla combustione di alcune sostanze chimiche presenti al loro interno, quali litio e deuterio, con l’idrogeno.

Ciò che le rende simili ai pianeti, invece, è l’incapacità di brillare di luce propria, tanto che questi corpi celesti, assai lontani da noi, sono di colore scuro, tendente al rossastro, e possono essere osservate dagli esperti soltanto grazie all’ausilio di sofisticati strumenti tecnologici: per dare un’idea, si pensi che il più vicino sistema di nane brune conosciuto dista dalla terra ben 6,5 anni luce, e che persino la semplice individuazione di questi corpi celesti si rivela spesso difficoltosa anche per gli scienziati.

Caratteristiche e grandezza di una nana bruna

Le nane brune, come si accennava, sono di grandezza considerevole, ma troppo limitata perchè si inneschino le reazioni nucleari in grado di aumentarne la temperatura interna e permetterne la trasformazione in vere e proprie stelle. Le loro dimensioni, in realtà, possono variare anche considerevolmente, tanto che è impossibile fornire qui uno standard preciso.

In media, però, si può dire che esse hanno una massa dieci o quindici volte superiore a quella del pianeta Giove, mentre per parlare di stelle sarebbero necessarie dimensioni decisamente superiori, nell’ordine di almeno ottanta volte la massa gioviana, sempre utilizzata come punto di riferimento in quest’ambito.

Nana bruna: come avviene la sua formazione

Uno dei misteri relativi alle nane brune è legato alla loro formazione, sui meccanismi della quale ancor oggi non tutti gli studiosi appaiono concordi.

Secondo il parere preponderante, tuttavia, il processo di formazione delle nane brune è, di fondo, simile a quello delle stelle; molte di esse, pertanto, non sarebbero null’altro che nane rosse che non sono riuscite a innescare la fusione nucleare.

Su questo punto torneremo però in seguito, quando proveremo a spiegare meglio le differenze esistenti tra questi due corpi celesti. Altre ipotesi, invece, fanno riferimento alla frammentazione di nuclei protostellari instabili, solitamente dovuta ad un processo di rotazione troppo veloce o ad un’eccessiva quantità di massa, mentre altri studiosi immaginano una procedura di formazione simile a quella dei principali pianeti.

Quanto a lungo vive una nana bruna?

scatto di una nana bruna vicino al solePoichè le nane brune sono corpi affascinanti, ma non semplici da studiare, per gli studiosi si rivela complicato anche stabilire con certezza la durata del loro ciclo vitale. Anche in questo settore, pertanto, la letteratura scientifica consta di numerose teorie, alle quali si accompagnano le deduzioni provenienti dall’osservazione empirica dei fenomeni celesti.

In generale, tuttavia, è corretto affermare che il ciclo di vita medio di una nana bruna occupi circa cinque miliardi di anni, e preveda un iniziale processo di contrazione di diverse centinaia di milioni di anni (almeno duecento per le più piccole).

In tempi recenti, tuttavia, è stata scoperta la nana bruna denominata WISE 1534-1043, apparsa subito agli studiosi di particolare interesse: secondo le indagini più recenti, infatti, essa possiederebbe un’età stimata di almeno dieci miliardi di anni. I progressi della ricerca scientifica ci diranno se si tratti di un’eccezione isolata o se invece sia opportuno rivedere le proposte di datazione finora comunemente accettate: un perfetto esempio di quanto tortuoso, accidentato e straordinariamente affascinante possa essere il cammino della scienza, e dell’astronomia in particolare.

Nana bruna: è una stella nana?

Torniamo alla questione più interessante: quale rapporto esiste tra una nana bruna e una stella? Per ottenere la risposta, dobbiamo tornare al processo di formazione di questi corpi celesti. Avviene, infatti, che immense nubi di gas e polvere si scontrino e collassino per formare una stella, raggiungendo immediatamente temperature elevatissime. Quando ciò accade, però, può succedere che una cospicua parte di tali sostanze non entri a far parte della stella di recente formazione, ammassandosi a propria volta in un composto ‘isolato’.

Quest’ultimo, a questo punto, tenderà a collassare a propria volta: la quantità di materia relativamente ridotta e le conseguenti basse temperature raggiunte, tuttavia, impediscono la formazione di una seconda stella, mentre si rivelano sufficienti alla formazione di una nana bruna, la quale comincerà il proprio ciclo vitale orbitando attorno alla stella madre. Si viene così a formare una sorte di sistema binario, contenente una stella reale e una cosiddetta ‘stella fallita’.

Con questo appellativo, in effetti, vengono spesso definite le nane brune, che dunque non sono vere e proprie stelle ma hanno certamente qualcosa in comune con gli astri che vediamo brillare nel cielo. Va detto infine che, in certi casi, i vasti sistemi a cui abbiamo fatto riferimento si espandono ulteriormente, arrivando a comprendere veri e propri gruppi di nane brune.

Queste possono rimanere di piccole dimensioni, ma talvolta raggiungono dimensioni anche assai considerevoli: si parlerà allora di nane brune giganti.