Età precisa di una stella e un bruno gigante

Gli astronomi hanno studiato HR 7672AB, un sistema formato da una stella simile al Sole e un compagno di tipo L, una sorta di bruno gigante. Usando l'asteroseismologia con il Keck Planet Finder, hanno misurato le oscillazioni stellari e stabilito l'età della stella con grande precisione: 1,87 ± 0,65 miliardi di anni. Un altro metodo, la girocronologia, ha dato un'età leggermente diversa: 2,58 ± 0,47 miliardi di anni. Unendo i due risultati, l'età finale è 2,26 ± 0,40 miliardi di anni.

Il team ha anche determinato la massa dinamica del sistema: la stella principale pesa 1,111 ± 0,017 masse solari, mentre il bruno gigante ha una massa di 75,39 ± 0,67 masse gioviane. Questo colloca il compagno proprio al confine tra stelle e bruni giganti, un punto cruciale per testare i modelli teorici.

HR 7672AB è diventato un sistema di riferimento per la fisica sottostellare. I ricercatori hanno confrontato le osservazioni con sei modelli di raffreddamento dei bruni giganti. Il modello di Chabrier et al. (2023), che include una nuova equazione di stato, ha mostrato il miglior accordo con i dati. Gli altri modelli hanno mostrato discrepanze, alcuni non riuscendo a prevedere correttamente la luminosità osservata del bruno gigante.

L'asteroseismologia ha permesso di analizzare le frequenze delle oscillazioni stellari di HR 7672A, fornendo informazioni dettagliate sulla struttura interna della stella. Le oscillazioni rilevate hanno un periodo di circa 5 minuti, tipico delle stelle simili al Sole. La combinazione di età asteroseismica e girocronologica è fondamentale per ridurre le incertezze, poiché ciascun metodo ha limitazioni intrinseche. La girocronologia si basa sulla relazione tra rotazione stellare e età, ma può essere influenzata da fattori come l'interazione binaria o l'evoluzione magnetica. L'età dinamica del sistema, determinata attraverso l'orbita, fornisce un ulteriore vincolo indipendente.

La massa precisa del bruno gigante (75,39 ± 0,67 MJup) è particolarmente significativa perché si trora vicino al limite di fusione stellare (~75 MJup). Questo permette di testare direttamente le previsioni dei modelli di evoluzione sottostellare. I modelli di raffreddamento seggono la luminosità decrescente con l'età, ma le previsioni dipendono fortemente dall'equazione di stato utilizzata per descrivere la materia negli ambienti di alta pressione e temperatura caratteristici dei bruni giganti.

Il modello di Chabrier et al. (2023) introduce miglioramenti nell'equazione di stato, probabilmente includendo effetti quantistici e correlazioni molecolari che influenzano la struttura interna. Questi dettagli fisici sono cruciali per prevedere correttamente la luminosità e la temperatura di superficie. Le osservazioni TESS hanno fornito una misura indipendente della luminosità osservata, confermando la coerenza tra i dati di RV e fotometria. Questo sistema rappresenta una validazione unica per la fisica dei bruni giganti e potrebbe guidare miglioramenti futuri nei modelli teorici.