Nani rossi: le stelle più comuni e di vita

Le stelle nane rosse costituiscono la più grande popolazione di stelle della galassia, ma si nascondono nell'ombra, troppo fioca per essere vista ad occhio nudo dalla Terra. La loro luminosità limitata aiuta a prolungare la loro vita, che è molto maggiore di quella del sole.

Gli scienziati pensano che 20 delle 30 stelle vicine alla Terra siano nane rosse. La stella più vicina al sole, Proxima Centauri, è una nana rossa.

Il termine "nana rossa" non si riferisce a un solo tipo di stella. Viene spesso applicato agli oggetti più belli, comprese le nane K e M che sono vere stelle e le nane brune, spesso indicate come "stelle fallite" perché non supportano la fusione dell'idrogeno nei loro nuclei.

"Non esiste una vera definizione di nane rosse", ha detto a This Web.com via e-mail l'astronomo Michal Gillon dell'Università di Lige in Belgio. Gillon, che studia gli oggetti stellari all'estremità più fredda dello spettro, faceva parte del team che ha identificato la stella ultracool TRAPPIST-1. La nana rossa "si riferisce generalmente a stelle nane con un tipo spettrale che va da K5V a M5V", ha detto Gillon.

Formazione e caratteristiche

Le nane rosse si formano come le altre stelle della sequenza principale. Innanzitutto, una nuvola di polvere e gas viene attratta dalla gravità e inizia a ruotare. Il materiale si agglutina quindi al centro e, quando raggiunge la temperatura critica, inizia la fusione.

Le nane rosse includono la più piccola delle stelle, con un peso compreso tra il 7,5% e il 50% della massa del sole. Le loro dimensioni ridotte significano che bruciano a una temperatura più bassa, raggiungendo solo 6.380 gradi Fahrenheit (3.500 gradi Celsius). Il sole, in confronto, ha una temperatura di 9.900 F (5.500 C). Le basse temperature delle nane rosse significano che sono molto, molto più deboli di stelle come il sole.

La loro bassa temperatura significa anche che bruciano meno rapidamente grazie alla loro fornitura di idrogeno. Mentre altre stelle più massicce bruciano solo attraverso l'idrogeno nel loro nucleo prima di arrivare alla fine della loro vita, le nane rosse consumano tutto il loro idrogeno, dentro e fuori il loro nucleo. Questo allunga la vita delle nane rosse a trilioni di anni; ben oltre i 10 miliardi di anni di vita delle stelle simili al sole.

Nella concezione di questo artista, gas e polvere turbinano attorno a una giovane stella. Alla fine questo materiale dovrebbe formare pianeti attraverso l'accrescimento gravitazionale. (Credito immagine: NASA/JPL-Caltech)

Classificazione delle nane rosse

Gli scienziati occasionalmente hanno difficoltà a distinguere una stella nana rossa da una nana bruna. Le nane brune sono fredde e fioche e probabilmente formano allo stesso modo delle nane rosse, ma le nane brune non raggiungono mai il punto di fusione perché sono troppo piccole e quindi non sono considerate stelle.

"Quando osserviamo una nana rossa e misuriamo la sua atmosfera, non sappiamo necessariamente se si tratta di una nana bruna o di una stella, le giovani nane brune sembrano quasi esattamente come stelle ultra fredde", ha affermato Adam Burgasser, astronomo dell'Università della California, San Diego.

Per capire se un oggetto celeste è una nana bruna o rossa, gli scienziati misurano la temperatura dell'atmosfera dell'oggetto. Le nane brune prive di fusione sono più fredde di 2.000 Kelvin (3.140 F o 1.727 C), mentre le stelle che fondono idrogeno sono più calde di 2.700 K (4.400 F o 2.427 C). Nel mezzo, una stella potrebbe essere classificata come una nana rossa o una nana bruna.

A volte, le sostanze chimiche nell'atmosfera dell'oggetto possono rivelare indizi su ciò che sta accadendo nel suo cuore. Secondo Burgasser, la presenza di molecole come il metano o l'ammoniaca, che possono sopravvivere solo a basse temperature, suggerisce che un oggetto sia una nana bruna. Il litio nell'atmosfera suggerisce anche che una nana rossa è una nana bruna piuttosto che una vera stella.

Ma gli scienziati possono ancora usare il termine nana rossa per descrivere come un oggetto celeste appaia piccolo e fioco anche se l'oggetto è in realtà una nana bruna, ha detto Burgasser.

Le nane brune mescolano le caratteristiche di stelle e pianeti, ma sono le loro entità uniche. L'illustrazione di questo artista mostra la nana bruna 2MASSJ22282889-431026, osservata contemporaneamente dai telescopi Spitzer e Hubble This Web della NASA. (Credito immagine: NASA/JPL-Caltech)

Una miriade di pianeti abitabili?

I pianeti si formano dal materiale rimasto in un disco dopo che la loro stella è stata creata. Molte nane rosse sono state trovate con pianeti che le circondano, sebbene gli enormi giganti gassosi siano rari. Poiché le nane rosse sono più deboli delle stelle come il sole, è più facile trovare piccoli pianeti che potrebbero circondare questi oggetti più deboli, rendendo le nane rosse un bersaglio popolare per la caccia ai pianeti. Il telescopio Kepler This Web della NASA (che ha operato tra il 2009 e il 2018) e il Transiting Exoplanet Survey Satellite , o TESS (che ha iniziato le operazioni nel 2018), hanno esaminato molte stelle nane rosse per possibili pianeti simili alla Terra.

Poiché i pianeti esaminati da TESS sono vicini a stelle luminose che tendono ad essere vicine alla Terra, è più facile per i telescopi terrestri seguire le osservazioni. Nell'aprile 2019, gli investigatori di TESS hanno annunciato di aver trovato il primo pianeta delle dimensioni della Terra della loro missione , sebbene le sue condizioni non siano ideali per la vita come la conosciamo.

Per molto tempo, gli scienziati hanno pensato che le nane rosse fossero inabitabili. La loro luce e il loro calore limitati significavano che la zona abitabile o la regione in cui l'acqua liquida potrebbe formarsi sui pianeti attorno a una nana rossa sarebbe stata molto vicina alla stella, mettendo i pianeti nel raggio di radiazioni nocive della stella. Altri pianeti possono essere vincolati dalle maree alla stella, con un lato costantemente rivolto verso il sole, facendo sì che un lato sia troppo caldo e l'altro troppo freddo.

Nel 2016 è stato trovato un pianeta potenzialmente abitabile in orbita attorno a Proxima Centauri (la stella più vicina alla Terra). E nel 2019, gli astronomi hanno annunciato la possibilità che un secondo pianeta orbita molto al di fuori della zona abitabile della stella. Almeno sette pianeti delle dimensioni della Terra orbitano attorno alla nana rossa TRAPPIST-1 e molti studi suggeriscono che almeno alcuni di quei pianeti potrebbero ospitare la vita .

Questa concezione artistica mostra un ipotetico pianeta abitabile con due lune in orbita attorno a una stella nana rossa. Gli astronomi hanno scoperto che il 6% di tutte le stelle nane rosse ha un pianeta delle dimensioni della Terra nella zona abitabile, che è abbastanza calda per l'acqua liquida sulla superficie dei pianeti. Poiché le stelle nane rosse sono così comuni, statisticamente il pianeta simile alla Terra più vicino dovrebbe trovarsi a soli 13 anni luce di distanza. (Credito immagine: David A. Aguilar (CfA))

La fine della linea

Piccole nane rosse possono avere una vita più lunga, ma come tutte le altre stelle, alla fine bruceranno la loro scorta di carburante. Quando lo fanno, le nane rosse diventano stelle morte nane bianche che non subiscono più la fusione al loro interno. Alla fine, le nane bianche irradieranno tutto il loro calore e diventeranno nane nere.

Ma a differenza del sole, che diventerà una nana bianca in pochi miliardi di anni, le nane rosse impiegheranno trilioni di anni per bruciare il loro carburante. Questo è significativamente più lungo dell'età dell'universo, che ha meno di 14 miliardi di anni. Le nane rosse possono essere un po' deboli, ma come la tartaruga, vincono lentamente ma inesorabilmente la gara di sopravvivenza.

Risorse addizionali:

  • Leggi la definizione di nana rossa secondo la Swinburne University.
  • Scopri perché le nane rosse potrebbero essere il posto migliore per trovare la vita aliena.
  • Scopri come i superflare delle nane rosse mettono in pericolo i pianeti.

Questo articolo è stato aggiornato il 6 giugno 2019 dalla collaboratrice di This Web.com Elizabeth Howell.

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