Le nane brune sono oggetti non sufficientemente massicci per essere stelle, poiché non possono autoalimentarsi attraverso la fusione nucleare. Approssimativamente, le loro masse oscillano tra 5 e 80 masse gioviane, mentre le temperature superficiali vanno da 250K a 2500K. Nei primi stadi della loro vita, la maggior parte delle nane brune (quelle più massicce) genera un po' di energia grazie alla fusione del litio e del deuterio, elementi molto più facili da fondere rispetto all'idrogeno e che sono infatti assenti nelle stelle normali, che li consumano in tempi molto brevi. Più che marroni, esse apparirebbero di colore magenta o rosso-arancio se si potessero vederle da vicino.

 I telescopi possono rilevare le nane brune perché emettono luce infrarossa, effetto del calore rimasto dalla loro formazione. Il risultato del nuovo sforzo di citizen science è la mappa più completa fino ad oggi delle sotto-classi L, T e Y di nane brune nelle vicinanze del sistema solare. Peraltro, le nane Y, che sono le più fredde, possono avere temperature sotto lo zero e nuvole di vapore acqueo!

Rappresentazione artistica di una nana bruna, con delle nuvole e un residuo di calore che affiora dall'interno - Credits: NASA/ESA/JPL - Processing: Marco Di Lorenzo

 Partita nel 2017, l'iniziativa Backyard Worlds (mondi dietro casa) è un progetto di "citizen science" di Zooniverse, al quale chiunque può prendere parte, dedicando del tempo da casa propria. La ricerca si basa sul confronto di immagini infrarosse raccolte in momenti diversi dal satellite WISE e il team di Backyard Worlds ha collaborato anche con il programma estivo del Caltech per coinvolgere gli studenti delle scuole superiori nella ricerca delle nane brune. Sia i volontari di tutto il mondo che gli studenti californiani sono elencati come coautori dello studio, che è stato presentato al 237° incontro dell'American Astronomical Society. La nuova mappa abbraccia un raggio di 65 anni luce e mostra una distribuzione piuttosto uniforme (si veda il filmato in fondo all'articolo).

Le nane rosse identificate (punti rossi), con visualizzazione del piano dell'eclittica (azzurro) - Credits: NASA / Jacqueline Faherty (Museo americano di storia naturale) / OpenSpace

 Il team di scienziati professionisti e di volontari ha avuto poco tempo a disposizione, dato che il telescopio spaziale Spitzer, l'unico strumento in grado di confermare le distanze e le posizioni dei candidati di nane brune, era destinato ad andare in pensione nel gennaio 2020. Fortunatamente, si è riusciti a scoprire dozzine di nuove nane brune. "Senza i cittadini scienziati, non avremmo potuto creare un campione così completo in così poco tempo", ha detto J. Davy Kirkpatrick, scienziato del Caltech / IPAC a Pasadena e autore principale dello studio, "disporre di migliaia di occhi indagatori sui dati ci ha permesso di trovare candidati nane brune molto più velocemente".

 Gli astronomi professionisti hanno quindi utilizzato Spitzer per osservare 361 nane brune locali di tipo L, T e Y e le hanno combinate con scoperte precedenti per creare una mappa 3D di 525 nane brune. Oltre alle scoperte di citizen science, gli scienziati hanno utilizzato  CatWise, un catalogo di oggetti di WISE e NEOWISE finanziato dalla NASA, per completare il loro censimento. 

 E c'è una sorpresa: uno dei vicini del nostro sistema solare [probabilmente WISE 0855−0714, a soli 7,2 anni luce da noi] è la nana Y più fredda conosciuta della galassia e rappresenta un raro residente nel quartiere cosmico, dato che gli astronomi si sarebbero aspettati di trovarne molti di più nelle vicinanze. Ma questo può essere dovuto al fatto che gli attuali telescopi non sono abbastanza sensibili per trovarli, poiché questi oggetti sono così deboli.