La formazione di stelle e pianeti è uno dei temi più affascinanti e complessi della scienza moderna, e sebbene fino ad oggi non spevamo cosa fossero i JuMBO, si tratta comunque di un processo che coinvolge diversi fenomeni fisici, come la turbolenza, il campo magnetico, la radiazione, la chimica e le interazioni gravitazionali. Questi fenomeni determinano la diversità delle stelle e dei pianeti che osserviamo nell’universo.
Le stelle si formano quando nubi giganti di polveri e gas collassano per effetto della loro stessa gravità, e questo collasso può essere innescato da varie cause, come l’esplosione di una supernova vicina, l’interazione con altre nubi o con le onde di densità della galassia.
Il collasso della nube porta alla formazione di un nucleo denso e caldo, chiamato protostella, circondato da un disco di accrescimento, e questo disco è il luogo dove si formano i pianeti, a partire da piccoli grani di polvere che si aggregano in corpi sempre più grandi, fino a raggiungere le dimensioni di asteroidi, comete e protopianeti.
La protostella continua ad accrescere massa dal disco e dalla nube circostante, fino a raggiungere una temperatura sufficiente a innescare la fusione nucleare dell’idrogeno nel suo centro, a questo punto, la protostella diventa una stella vera e propria, che emette energia sotto forma di luce e vento stellare, con quest’ultimo che è un flusso di particelle cariche che esercita una pressione sulla nube e sul disco residui, spazzandoli via.
Questo processo determina la fine della fase di accrescimento della stella e dei pianeti, con il vento stellare che può anche influenzare la struttura e l’evoluzione dei pianeti, modificando le loro orbite, le loro atmosfere e le loro superfici.
La distinzione tra stelle e pianeti non è sempre netta, ovviamente sappiamo bene che cosa differenzia il Sole dalla Terra, ma quando si tratta di confrontare i giganti gassosi come Giove con le nane brune, che hanno la stessa composizione ma masse diverse, non è facile stabilire un criterio chiaro. Ci sono alcuni limiti arbitrari che servono da guida, ma anche questi vengono messi in discussione da alcune scoperte recenti, i JuMBO.
Cosa sono i JuMBO e come sono stati scoperti
Le osservazioni del JWST hanno rivelato l’esistenza di oggetti molto piccoli nell’ammasso del Trapezio –che si trova al centro della Nebulosa di Orione–, i cosiddetti JuMBO (Jupiter Mass Binary Objects). Questo ammasso ha solo 300.000 anni di età e ci fornisce informazioni preziose sui processi di formazione di stelle, nane brune e pianeti, con le nane brune che hanno una massa nominale compresa tra 13 e 80 volte quella di Giove.
Un oggetto stellare con una massa superiore a quella ha un nucleo abbastanza caldo da fondere l’idrogeno in elio, e questa è una stella vera e propria, mentre qualsiasi cosa inferiore a quella, non riesce nemmeno a fondere il deuterio, rendendoli dei semplici giganti gassosi.
Un altro modo per classificare questi oggetti è basarsi sul modo in cui si formano. Le stelle si formano da nubi di gas che si contraggono su se stesse quando c’è troppo gas in uno spazio troppo piccolo, e perché questo avvenga, il gas deve essere freddo. Il gas caldo tende a espandersi, mentre il gas freddo tende a condensarsi, ma le cose non possono essere né troppo grandi né troppo piccole, altrimenti il gas non può raffreddarsi e l’oggetto stellare non può nascere.
Nella Nebulosa di Orione ci sono state osservazioni che indicavano che in realtà, con le giuste perturbazioni e interazioni, si potrebbero formare JuMBO grandi quanto circa tre volte la massa di Giove.
Le nuove osservazioni mostrano che si può andare molto più in basso. Il team riporta la presenza di JuMBO grandi quanto 0,6 volte la massa di Giove. Si tratta della metà della massa di Saturno. Questi JuMBO potrebbero essere pianeti vagabondi –che non orbitano attorno a nessuna stella– che sono stati espulsi dalle stelle attorno alle quali si sono formati a causa di qualche evento violento.
L’altra possibilità, che al momento non ha alcuna spiegazione teorica, è che potrebbero essersi formati come le stelle.
“Se hai un’interazione in un disco protoplanetario, forse puoi eiettare uno di quei pianeti. Quindi si pensa che in regioni come Orione dovrebbero esserci una sorta di pianeti vagabondi, che originariamente si formarono nei dischi”
ha spiegato il coautore dello studio, Dr Mark McCaughrean, consulente senior per la scienza e l’esplorazione presso l’Agenzia spaziale europea, il quale ha poi in seguito aggiunto:
“Il vero problema è che circa 40 di loro sono binari. Sono accoppiati. E quindi come si fa a eiettare insieme due cose che restano insieme mentre escono in un evento violento come quello? Voglio dire, sono un osservatore: questo è esattamente ciò che intendo fare, creare problemi per i teorici!”
Le osservazioni secondo cui il 9% di questi oggetti delle dimensioni di un pianeta sono in sistemi binari suggeriscono che debbano formarsi in un modo completamente diverso dai pianeti della stessa massa. Questi oggetti binari delle dimensioni di Giove (JuMBO) mettono alla prova le nostre attuali teorie sulla formazione di stelle e pianeti.
Quanto può essere piccolo un oggetto che si forma come una stella? Il team ritiene di aver raggiunto il limite inferiore. Le eccezionali osservazioni del JWST non hanno mostrato segni di una popolazione nascosta di oggetti ancora più piccoli, quello che è certo è che questi JuMBO non assomigliano affatto alle stelle. Ma per comprenderli meglio sono necessarie osservazioni di follow-up.
La formazione di stelle e pianeti è una sfida per la scienza, che richiede l’uso di strumenti avanzati come il JWST e il confronto tra osservazioni e modelli teorici. Solo così possiamo sperare di capire meglio i meccanismi che regolano la nascita e l’evoluzione dei corpi celesti che popolano il nostro universo.
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