L'orbita della nana bruna Gaia-6 B: l'importanza della collaborazione tra astrometria spaziale e spettroscopia da terra

La nana bruna Gaia-6 B e il suo monitoraggio

Nell'ambito del programma GAPS (Global Architecture of Planetary Systems), un team di ricercatori guidato dall'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) ha confermato e caratterizzato con precisione un nuovo compagno substellare in orbita attorno alla stella HD 128717, situata in direzione della costellazione del Dragone. L'oggetto, ora denominato Gaia-6 B, è una nana bruna con una massa circa 20 volte superiore a quella di Giove. La scoperta è di particolare rilievo perché Gaia-6 B si muove su un'orbita molto eccentrica, una delle più "schiacciate" mai misurate per un oggetto di questa massa. Il corpo celeste completa una rivoluzione attorno alla sua stella madre in circa 9,37 anni.

La ricerca, disponibile online sulla rivista Astronomy & Astrophysics, ha risolto una discrepanza nel catalogo DR3 (Data Release 3) della missione Gaia dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA). La soluzione orbitale iniziale di Gaia suggeriva infatti un periodo molto più breve e un'eccentricità inferiore.

Attraverso sofisticate simulazioni numeriche, gli astronomi hanno dimostrato che questo errore era dovuto a una "degenerazione" della soluzione astrometrica: poiché il periodo orbitale di Gaia-6 B è molto più lungo della durata delle osservazioni della DR3 (circa 34 mesi), il segnale era stato interpretato in modo errato. Grazie al monitoraggio intensivo effettuato con lo spettrografo HARPS-N installato sul Telescopio Nazionale Galileo (TNG) dell'INAF a La Palma, isola dell'arcipelago delle Canarie, i ricercatori hanno potuto correggere il tiro e fornire un identikit preciso del sistema.

Matteo Pinamonti, ricercatore dell'INAF e primo autore dell'articolo, spiega: «Il contributo decisivo è arrivato dal monitoraggio ad alta cadenza con HARPS-N al telescopio italiano TNG, che ha permesso di misurare con precisione la forma tutt'altro che circolare dell'orbita. Prima non era stato possibile, perché i dati di Gaia DR3 coprono solo una frazione dell'orbita, generando una degenerazione tra il periodo ed l'eccentricità e quindi un modello orbitale fuorviante».

Caratteristiche e aspetti ancora irrisolti di Gaia-6 B

Gaia-6 B risiede in quello che gli scienziati definiscono "regime di transizione" tra i pianeti giganti gassosi e le nane brune. Tradizionalmente, il limite tra queste due classi è fissato a 13 masse gioviane, la soglia oltre la quale può verificarsi la fusione del deuterio. Esistono anche altri criteri basati su meccanismi di formazione degli oggetti nella nebulosa planetaria, che tuttavia rimangono un tema aperto per la difficoltà di stabilire il meccanismo di formazione specifico a partire dai dati osservativi.

Sebbene la massa di Gaia-6 B la collochi chiaramente tra le nane brune, la sua alta metallicità, cioè la presenza di un'elevata quantità di elementi pesanti, potrebbe suggerire un meccanismo di formazione simile a quello dei pianeti, ovvero un accrescimento di gas attorno ad un nucleo di elementi pesanti.

Un aspetto che resta avvolto nel mistero è l'origine di un'orbita così estrema. Tipicamente, eccentricità così elevate sono causate dall'influenza gravitazionale di altri compagni massicci nel sistema. Tuttavia, il team ha cercato ulteriori inquilini nel sistema HD 128717 senza successo. Le ricerche condotte con il metodo della velocità radiale non hanno mostrato segni di pianeti interni, mentre le osservazioni di direct imaging (o immagine diretta, una tecnica astronomica per fotografare direttamente gli esopianeti), condotte con gli strumenti SHARK-NIR e LMIRCam presso il Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona, non hanno rivelato compagni esterni di grande massa.

«L'origine dell'eccentricità elevata di Gaia-6 B rimane un puzzle irrisolto», conclude Pinamonti, «poiché non sono stati identificati altri compagni che possano aver 'disturbato' l'orbita dell'oggetto. È importante, però, perché ci aiuta a capire come nascono gli oggetti al confine tra pianeti giganti e piccole stelle, una domanda ancora irrisolta nell'astronomia moderna e, di conseguenza, a capire meglio come si formano le stelle e i sistemi planetari in generale, incluso il nostro».

Il successo di questo studio sottolinea l'importanza della sinergia tra l'astrometria spaziale (Gaia) e la spettroscopia da terra (HARPS-N). Le future release dei dati di Gaia (DR4) permetteranno di confermare ulteriormente questi risultati, grazie a una copertura temporale più ampia che eviterà le ambiguità riscontrate finora.

Link allo studio: "The GAPS programme at TNG. LXX. HD,128717 B/Gaia-6 B: A long-period eccentric low-mass brown dwarf from astrometry and radial velocities", di M. Pinamonti, A. Sozzetti, D. Barbato, S. Desidera, K. Biazzo, A.S. Bonomo, A.F. Lanza, L. Naponiello, L. Affer, R.M. Anche, G. Andreuzzi, M. Basilicata, M. Brinjikji, M. Brogi, L. Cabona, E. Carolo, S. Colombo, M. Damasso, M. D'Arpa, S. Di Filippo, A. Harutyunyan, J. Hom, L. Mancini, G. Mantovan, D. Nardiello, K.R. Santhakumari, T. Zingales, è disponibile su Astronomy & Astrophysics.