In breve
- Ztf J0440+2325 è un sistema binario a circa 300 anni luce dove una nana M accresce materia da una nana bruna.
- La coppia ha un periodo orbitale di 86,65 minuti e masse stimate di 85 e 25 masse di Giove.
- Il tasso di trasferimento è circa 1 centomillesimo della massa terrestre all'anno, pari a circa 2 miliardi di tonnellate al secondo.
Il sistema Ztf J0440+2325, localizzato a circa 300 anni luce nella Via Lattea, mostra un trasferimento di massa stabile e prolungato da una nana bruna verso una nana rossa di tipo M.
La dinamica osservata differisce dalle due categorie classiche: sistemi binari stabili, con corpi che mantengono la distanza, e sistemi instabili, in cui la stella inghiotte rapidamente il compagno. Qui la materia passa in modo costante e graduale dalla nana bruna alla nana M, producendo un hot spot sulla superficie della stella ricevente che modula la luminosità con il moto orbitale.
Ztf J0440+2325: orbita 86,65 minuti
La coppia ruota con un periodo orbitale misurato di 86,65 minuti, valore riportato nella rappresentazione descrittiva iniziale del sistema. Gli autori indicano che l’orbita potrebbe essere contenuta all’interno del diametro del Sole. La vicinanza orbitale è alla base della possibilità che la materia della nana bruna venga catturata dalla nana M e cada sulla sua superficie, formando la regione calda osservata.
La sorgente è stata individuata nei dati della Zwicky Transient Facility, connessa all’Osservatorio di Monte Palomar, in California. Le prime osservazioni dettagliate sono iniziate nell’ottobre 2023 con HiPERCAM, la fotocamera ad altissima velocità installata sul Gran Telescopio Canarias alle Canarie, che ha rilevato forti variazioni di luminosità soprattutto a lunghezze d’onda corte.
La forma triangolare della curva di luce, anziché una tipica campana, è compatibile con l’entrata e l’uscita periodica dalla linea di vista dell’hot spot sulla superficie della nana M. Il picco del triangolo corrisponde al momento in cui la regione più calda è rivolta direttamente verso l’osservatore.
Composizione e masse: 85 e 25 masse di Giove
Le osservazioni spettroscopiche eseguite con gli strumenti LRIS e ESI dei telescopi Keck alle Hawaii hanno identificato una delle componenti come una nana rossa di tipo M. Dalla velocità radiale della nana M è stata dedotta la presenza di una compagna la cui firma spettrale è compatibile con una nana bruna.
Gli autori stimano una massa della stella accretante pari a circa 85 masse di Giove e una massa della nana bruna di circa 25 masse di Giove. Entrambi gli oggetti sono quindi di piccola massa rispetto alle stelle convenzionali, ma sufficientemente vicini da permettere il trasferimento di materia.
Tasso di accrescimento: 1 centomillesimo della massa terrestre all’anno
Il team ha modellizzato il trasferimento di massa con il codice lcurve e ha seguito, tramite simulazioni di particelle di prova, il moto della materia strappata alla nana bruna. Aaron Householder e colleghi hanno osservato che le particelle finiscono per cadere sulla superficie della nana M, confermando l’accrescimento diretto.
La stima del flusso di massa è di circa un centomillesimo della massa della Terra ogni anno, corrispondente a circa due miliardi di tonnellate al secondo. Gli autori precisano che questa quantità, seppure numerosa in termini assoluti, è una frazione minima della massa totale della nana bruna.
Secondo i calcoli, il trasferimento proseguirà a ritmo lento e costante per tempi che possono arrivare a centinaia di migliaia, se non miliardi, di anni, rendendo il fenomeno osservabile su lunghi intervalli temporali.
Pubblicazione e prospettive: Nature Astronomy e il gruppo MIT
Lo studio è stato pubblicato su Nature Astronomy in un articolo intitolato “Stable mass transfer from a substellar object onto an M dwarf”. Fra gli autori figurano Aaron Householder, Kaitlyn Shin e Kevin B. Burdge, con una lunga lista di collaboratori citati nella pubblicazione.
Kevin Burdge, professore di fisica al MIT, ha osservato che l’interazione scoperta rappresenta un’alternativa al classico scenario in cui la stella ingloba completamente il compagno, e che qui la stella può consumarlo gradualmente nel corso di miliardi di anni. Aaron Householder ha sottolineato: “È la prima volta che osserviamo una stella di piccola massa mentre accresce attivamente materia da un altro oggetto di piccola massa”.
I ricercatori dichiarano l’intenzione di cercare altri sistemi con trasferimento di massa lento e prolungato, per comprendere meglio le modalità con cui pianeti e nane brune interagiscono con le loro stelle ospiti.
