Chi si interessa di astronomia potrebbe aver già sentito l’espressione stella fallita in riferimento al pianeta Giove o ad altri oggetti celesti. Questo termine è ampiamente utilizzato in ambito educativo e tra astronomi appassionati, ma cosa implica esattamente? Giove può davvero essere considerato una stella fallita?

Una stella fallita è un corpo celeste costituito principalmente da gas che non riesce a sostenere la fusione nucleare dell’idrogeno a causa di una massa insufficiente durante il suo processo di formazione, a differenza di una stella che ha avuto successo.

Astronomi utilizzano anche il termine nane brune per descrivere questi oggetti.

Di seguito utilizzeremo entrambi i termini in modo intercambiabile, sottolineando però che si riferiscono alla stessa tipologia di corpi celesti.

Essendo le nane brune dotate di un nucleo protostellare (un’espressione elaborata per indicare che hanno avuto un’origine come una grande sfera di gas caldo), esse condividono alcune caratteristiche con le stelle vere e proprie. Per esempio:

• Possono produrre alcune reazioni nucleari. La maggior parte riesce a fondere deuterio, e alcune sono in grado di fondere anche il litio.
• Producono una certa quantità di calore.
• Emettono una piccola quantità di luce, generalmente solo nello spettro infrarosso, il che rende la loro rilevazione complessa.
• La loro massa oscilla tra 13 e 80 volte quella di Giove.

Differenze tra stelle e stelle fallite

A questo punto, comprendere cosa sia una stella fallita è utile per capire perché non possano essere classificate come stelle e quali siano le differenze chiave tra le due categorie.

• La definizione principale di una stella è che rilascia energia e luce attraverso la reazione termonucleare che trasforma l’idrogeno in elio nel suo nucleo. Le stelle fallite non possiedono la massa necessaria per attivare questa reazione.
• Le stelle fallite hanno una massa inferiore rispetto alle stelle e sono solitamente anche più piccole. Alcune nane brune possono essere addirittura più piccole di Giove.
• Le stelle in genere hanno più di 80 volte la massa di Giove, poiché questa è la soglia necessaria per iniziare la fusione dell’idrogeno. Le stelle fallite hanno una massa inferiore a questo valore.
• Le stelle possiedono sufficiente gravità per formare sistemi solari completi di pianeti. Le nane brune solitamente no. Infatti, la maggior parte delle nane brune scoperte orbita attorno a una stella, con solo alcune solitarie che viaggiano nel vasto universo. Fino ad ora, esiste un solo caso confermato di una nana bruna che ha acquisito sufficiente gravità per catturare un pianeta in orbita.

Storia delle Nane Brune

La storia delle nane brune è relativamente recente nell’ambito astronomico. L’idea di questi corpi celesti cominciò a svilupparsi nel 1962 dal Dr. Shiv S. Kumar in un articolo intitolato La Struttura delle Stelle di Massa Molto Bassa.

Inizialmente, il Dr. Kumar pensava di chiamarle nane nere, ma il termine era già associato a stelle nane bianche che si trovano alla fine del loro ciclo vitale; così, la comunità astronomica optò per il termine nane brune.

Poiché emettono luce solo nello spettro infrarosso, questi oggetti celesti risultano difficili da identificare. La loro esistenza è stata confermata solo nel 1988, quando fu scoperto un corpo chiamato GD 165B in orbita attorno a una stella. Inizialmente ritenuto una stella vera e propria, ulteriori analisi rivelarono che non possedeva le caratteristiche necessarie per essere considerato tale, pertanto fu riclassificato come una nana bruna.

Dall’epoca, oltre 50 nane brune sono state identificate in orbita attorno a stelle, con molti altri candidati sotto esame. Questo numero sembra elevato fino a quando non si scopre che si stima ci siano almeno 25 miliardi di nane brune nella nostra galassia, la Via Lattea.

Giove è una stella fallita?

Giove è uno dei pianeti del Sistema Solare composto principalmente di gas. Infatti, è costituito soprattutto da idrogeno e elio, gli stessi elementi che formano le stelle. Per questo motivo, alcuni sostengono che, durante la sua formazione, potesse trovarsi sulla strada per diventare una stella, ma non raggiunse mai la massa necessaria. Quindi, questo significa che è una stella fallita?

No. Giove non è né una stella fallita né una nana bruna. Ecco perché:

• Giove avrebbe bisogno di almeno 13 volte la sua massa attuale per essere considerato una nana bruna.
• Giove non emette luce propria.
• Sebbene generi un po’ di calore a causa delle reazioni nel suo nucleo, non riesce a raggiungere la fusione del deuterio.

Allora, cos’è Giove? Giove rappresenta il prototipo per misurare un tipo di pianeta noto come gigante gassoso. Questi pianeti possono avere un nucleo solido, ma la loro composizione è principalmente di idrogeno ed elio. Infatti, anche se potrebbe apparire solido nelle immagini, se dovessi cadere nell’atmosfera di Giove, non ci sarebbe nulla a fermarti e precipiteresti fino al suo nucleo (presumendo che tu possa sopravvivere al calore e alla pressione).

L’altro gigante gassoso del Sistema Solare è Saturno.

Anche Nettuno e Urano sono composti di gas, ma per via della loro diversa composizione, sono classificati come giganti di ghiaccio.

Come muoiono le Nane Brune?

Le nane brune non muoiono come le stelle. Poiché non hanno mai raggiunto le caratteristiche necessarie per diventare stelle a sequenza principale, non seguono il medesimo ciclo vitale. In effetti, si potrebbe dire che le nane brune non muoiono mai; esse sono già nate “morte”.

Le nane brune sono già fredde al momento della loro formazione e, per questa ragione, non emettono molto calore o luce; quindi non raggiungeranno mai le condizioni necessarie per diventare una nana bianca, un buco nero o esplodere in una supernova come una vera stella.

Se ci si interroga su quando saranno distrutte, la risposta dipenderà dalla situazione particolare di ciascuna di esse, ma è probabile che seguano un destino simile a quello di qualsiasi pianeta nel proprio sistema solare di riferimento.

Riassunto

Ecco un breve riassunto su quanto appreso riguardo alle nane brune/stelle fallite.

• Le stelle fallite sono il misterioso fratello intermedio tra un pianeta gigante gassoso e una stella.
• Le stelle fallite sono anche note come nane brune.
• Giove non è una stella fallita; la sua massa è troppo bassa.
• Lo stesso vale per Saturno e Nettuno.
• Le stelle fallite possono emettere luce e calore.
• Le stelle fallite non raggiungono la fusione termonucleare dell’idrogeno.
• Le stelle fallite possono fondere deuterio.