100 nane brune scoperte vicino al sole


Gli scienziati e le strutture di AURA e NOIRLab sono stati la chiave per scoprire circa 100 nane brune fredde nelle vicinanze del Sole.


Un team di astronomi, con l’aiuto di un gruppo di cittadini scienziati, e le osservazioni effettuate da Cerro Tololo e Kitt Peak, ha recentemente scoperto circa 100 nane brune vicino al Sole. Si tratta di oggetti freddi più massicci dei pianeti, ma più piccoli delle stelle, alcuni dei quali sono vicini alla temperatura della Terra, cioè sono abbastanza freddi da contenere le nuvole d’acqua.

Scoprire e caratterizzare gli oggetti astronomici vicino al Sole è fondamentale per comprendere il nostro luogo e la storia dell’Universo. Tuttavia, gli astronomi stanno ancora scoprendo nuovi abitanti del quartiere solare. Oggi è stata annunciata una svolta con la scoperta di circa 100 nane brune fredde vicino al Sole.1

Le nuove scoperte dei Backyard Worlds: Planet 9 citizen science project colmano una lacuna nella gamma delle nane brune a bassa temperatura, identificando un anello mancante a lungo ricercato all’interno della popolazione delle nane brune.

Le nane brune si trovano da qualche parte tra i pianeti più massicci e le stelle più piccole. Mancando la massa necessaria a sostenere le reazioni nucleari nel loro nucleo, le nane brune assomigliano ai carboni ardenti. La loro bassa massa, la bassa temperatura e la mancanza di reazioni nucleari interne li rendono estremamente deboli e quindi estremamente difficili da rilevare. Per questo motivo, quando si cercano le nane brune più fredde, gli astronomi possono solo sperare di rilevare questi oggetti relativamente vicini al Sole.

Una delle nuove scoperte della nana bruna di Backyard Worlds, come si vede nelle mappe del cielo WISE (a destra) e Legacy Surveys DR8 (a sinistra), immagini di luce visibile con la Dark Energy Camera (DECam) al Telescopio Victor M. Blanco presso il Cerro Tololo Inter-American Observatory, un programma NSF NOIRLab. Il cerchio indica la nana bruna, che appare arancione in WISE e rosso vivo nei dati Legacy Surveys di Blanco/DECam. Questi colori arancione e rosso sono indicativi di una nana bruna a bassissima temperatura. Le immagini in bianco/decam offrono un’eccellente sensibilità e una risoluzione angolare superiore.

Questa nuova scoperta è stata resa possibile dai dati d’archivio del telescopio Victor M. Blanco Telescope di 4 metri a Cerro Tololo (CTIO) e del telescopio Nicholas U. Mayall di 4 metri all’Osservatorio Nazionale di Kitt Peak (KPNO), che sono stati resi disponibili attraverso il Community Science and Data Center (CSDC), tutti programmi degli Osservatori AURA e NOIRLab di NSF. In questo modo, un’enorme quantità di dati di ricerca è stata messa a disposizione dei volontari di Backyard Worlds attraverso la piattaforma scientifica Astro Data Lab di NOIRLab. I risultati, che saranno pubblicati su The Astrophysical Journal, dimostrano il ruolo crescente degli studi e delle ricerche d’archivio nell’astronomia di oggi.

“Questi mondi straordinari offrono l’opportunità di acquisire nuove conoscenze sulla formazione e le atmosfere dei pianeti al di là del sistema solare”, ha detto Aaron Meisner di NOIRLab della U.S. National Science Foundation e autore principale del documento di ricerca. “Questa collezione di nane brune fredde ci permette anche di stimare con precisione il numero di mondi che galleggiano liberamente nello spazio interstellare vicino al Sole.

Da parte sua, l’astronomo cileno Cerro Tololo César Briceño ha sottolineato che “progetti come questo mostrano le possibili sinergie tra gli scienziati e il pubblico”. Con gli strumenti giusti, la ricerca scientifica e l’emozione della scoperta possono essere alla portata di tutti”.

Per aiutare a trovare i vicini più vicini e più freddi al nostro Sole, gli astronomi del progetto Backyard Worlds si sono rivolti a una rete mondiale di oltre 100.000 cittadini scienziati.2

Questi volontari ispezionano diligentemente trilioni di pixel di immagini al telescopio per identificare i sottili movimenti delle nane brune e dei pianeti. Nonostante le capacità dei cosiddetti machine learning e supercomputer, non c’è sostituto per l’occhio umano quando si tratta di tracciare le immagini dei telescopi per gli oggetti in movimento.

Gli occhi attenti dei volontari di Backyard Worlds hanno già scoperto più di 1.500 mondi freddi vicino al Sole, e l’articolo di oggi presenta circa 100 dei più freddi di quel campione.

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Video di una nana bruna che orbita intorno a una nana bianca.

Secondo Meisner, questo è un record per qualsiasi programma di citizen science di un fattore di circa 20, e in aggiunta, 20 citizen scientists sono elencati come co-autori dello studio. Una manciata di questi mondi freddi, che sono tra le nane brune più fredde che si conoscano, sono vicini alla temperatura della Terra. Il telescopio spaziale Spitzer della NASA ha fornito stime di temperatura per la nana bruna.3

Si ritiene che le nane brune si raffreddino con l’età, passando da temperature quasi stellari a temperature planetarie e persino inferiori, scendendo fino a scomparire. Nuove scoperte attestano questa immagine scoprendo esempi elusivi di nane brune che si avvicinano alla temperatura terrestre.

“Questo articolo è la prova che il quartiere solare è ancora un territorio inesplorato e i cittadini scienziati sono eccellenti cartografi astronomici”, ha detto il coautore Jackie Faherty del Museo Americano di Storia Naturale. “Mappare le nane brune più fredde alle masse più basse ci fornisce informazioni chiave sul processo di formazione delle stelle a bassa massa, fornendo al contempo una lista di bersagli per studi dettagliati delle atmosfere degli analoghi di Giove”.

Lo scienziato cittadino, utente dell’Astro Data Lab e coautore dell’articolo, Jim Walla, ha espresso entusiasmo: “È sorprendente sapere che le nostre scoperte sono ora tra i vicini del Sole e saranno oggetto di ulteriori ricerche.

Insieme agli sforzi dedicati dei volontari di Backyard Worlds, l’Astro Data Lab di NOIRLab è stato fondamentale in questa ricerca. L’onere tecnico di scaricare cataloghi astronomici di miliardi di oggetti è spesso schiacciante per i singoli ricercatori, tra cui la maggior parte degli astronomi professionisti.

“Il portale web aperto e accessibile dell’Astro Data Lab ha permesso ai cittadini scienziati dei Backyard Worlds di consultare facilmente i massicci cataloghi dei candidati nane brune”, ha spiegato l’astronoma del NOIRLab Stephanie Juneau, che ha contribuito a introdurre i cittadini scienziati all’Astro Data Lab.

L’Astro Data Lab permette anche una comoda combinazione tra i set di dati dei telescopi NOIRLab e le strutture esterne, come il satellite WISE della NASA, che insieme hanno contribuito a queste scoperte di nane brune.

Oltre alla collaborazione dell’Astro Data Lab che ha reso disponibili i dati per la collaborazione dei cittadini scienziati dei Backyard Worlds, anche gli archivi delle osservazioni con il telescopio di altri due programmi NOIRLab, Cerro Tololo e Kitt Peak, sono stati fondamentali per questa scoperta.

“Anche le immagini a campo largo dei telescopi Mayall e Blanco sul Cerro Tololo sono state critiche. Per selezionare solo le nane brune più fredde, abbiamo esaminato immagini profonde provenienti da una varietà di studi astronomici”, ha spiegato Aaron Meisner.

Chris Davis della U.S. National Science Foundation, l’agenzia statunitense che supporta le operazioni presso gli osservatori di Kitt Peak e Cerro Tololo e il CSDC, ha detto che “è bello vedere risultati così entusiasmanti dagli sforzi di NOIRLab per espandere la partecipazione alla ricerca astronomica”.

“Rendendo i dati d’archivio dei telescopi Mayall e Blanco di NSF disponibili al pubblico e facilmente accessibili attraverso CSDC, le persone con una passione per l’astronomia possono dare un contributo reale alla scienza e alla nostra comprensione dell’Universo”, ha aggiunto Davis. Il focus del progetto Backyard Worlds – la ricerca di oggetti rari in grandi serie di dati – è anche uno degli obiettivi del prossimo Osservatorio di Vera C. Rubin.

Attualmente in costruzione a Cerro Pachón, sulle Ande cilene, l’Osservatorio Rubin osserverà il cielo visibile dall’emisfero sud ogni tre notti per dieci anni, fornendo una ricchezza di dati che permetterà nuovi modi di fare ricerca astrofisica.

“Vasti set di dati moderni possono sbloccare scoperte storiche, ed è emozionante che queste possano essere rilevate prima da un cittadino scienziato”, ha detto Aaron Meisner. “Questi risultati di Backyard Worlds dimostrano che i membri del pubblico possono svolgere un ruolo importante nel rimodellare la nostra comprensione scientifica del nostro quartiere solare”, ha concluso.

Fonte

  1. La più vicina di queste nuove scoperte è a circa 23 anni luce dal Sole. Molte altre di queste nane brune si trovano nella fascia 30-60 anni luce.
  2. Backyard Worlds: Planet 9 è ospitato da Zooniverse.
  3. L’Osservatorio di Keck, l’Osservatorio del Mont Mégantic e l’Osservatorio delle Campane del Carnegie Institution for Science hanno fornito anche osservazioni complementari di follow-up.