AMMONIACA NELL’ATMOSFERA DI UNA NANA BRUNA

Grazie ai potenti strumenti di cui è dotato il JWST si è riusciti ad osservare una variante della molecola di ammoniaca all’interno dell’atmosfera di una nana bruna.
La molecola scoperta è un isotopologo, ovvero una molecola che differisce solamente per la sua composizione isotopica. Un esempio può essere l’acqua; possiamo avere molecole d’acqua formate da isotopi dell’idrogeno quali il deuterio e il trizio ottenendo l’acqua semi-pesante, l’acqua pesante e l’acqua superpesante che si differenziano dalla normale acqua leggera. Nell’acqua semi-pesante troviamo un atomo di idrogeno e uno di deuterio, in quella pesante due atomi di deuterio mentre in quella super pesante due di trizio.
La rivelazione di isotopologhi è di  fondamentale importanza nell’ottica di capire quale sia stata la storia evolutiva di un pianeta. I primi isotopi mai rivelati nell’atmosfera di un esopianeta sono stati gli isotopi del carbonio.

Nel recente lavoro pubblicato su Nature la variante di ammoniaca scoperta è la (15NH3) contenente l’isotopo N15 dell’azoto, invece del normale N14. La scoperta è stata fatta nell’atmosfera di Wise J1828, una nana bruna molto fredda.

Le nane brune sono oggetti celesti aventi una massa più grande di quella di un pianeta ma troppo piccola per permettere la fusione dell’idrogeno e la formazione di una stella.
La massa minima che separa i giganti gassosi dalle nane brune è di 13 masse gioviane, il limite oltre il quale si fonde il deuterio.

L’osservazione è stata fatta con lo strumento MIRI del JWST. Nell’intervallo spettrale di 4,9 e 27,9 micrometri sono state osservate le impronte delle molecole dell’ammoniaca ma anche delle molecole di acqua e metano.
Se la molecola di ammoniaca è formata da un isotopo di azoto allora si presenteranno righe spettrali di assorbimento caratteristiche che ci permettono di distinguerla dalla normale molecola di ammoniaca.

Il rapporto tra gli isotopologhi dell’ammoniaca, spiegano gli autori dell’articolo, è una misura molto importante in quanto fornisce informazioni su quale sia, tra l’accrescimento del nucleo e l’instabilità gravitazionale, il meccanismo di formazione del corpo celeste in esame e dei giganti gassosi in generale.

Un basso contenuto dell’isotopologo di ammoniaca suggerisce che la nana bruna non si sia formata nel classico modo dei pianeti, ovvero l’accrescimento, ma si sia formata dal collasso gravitazionale ovvero come una stella. E’ probabile che questo meccanismo giochi un ruolo fondamentale per i giganti gassosi, soprattutto quelli che orbitano lontani dalla propria stella.
Un altro risultato importante ottenuto è l’aver notato che il rapporto tra gli isotopologhi di ammoniaca varia molto con la distanza dalla stella.

Con questa scoperta gli astronomi hanno acquisito un nuovo metodo di indagine per studiare la formazione e l’evoluzione di stelle e pianeti.

A cura di Vito S.

Fonti:

https://www.media.inaf.it/2023/11/08/con-lammoniaca-allorigine-dei-giganti-gassosi/
Crediti: Eth Zurigo / Polychronis Patapis

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