Imaginea unui artist a unui exomoon asemănător Pământului orbitând pe o planetă gigantă cu gaz.
(Imagine: © NASA / JPL-Caltech)
Vara trecută, oamenii de știință au anunțat că au găsit care ar putea fi prima lună care a fost observată în afara sistemului solar. Însă noi cercetări privind evoluția presupusă lună pun în discuție existența acesteia.
Dacă există, luna este cel mai probabil un obiect de dimensiuni mari, de dimensiune Neptun, care orbitează pe o planetă gigantică și mai mare. Cercetătorii au spus însă că sistemul nepoluant încurajează înțelegerea modului în care s-a putut forma.
În iulie 2017, oamenii de știință au anunțat cu reticență posibila descoperire a unui exomoon. O planetă candidată identificată de telescopul Kepler al NASA a dezvăluit scufundări în fața lumii care curge de steaua planetei, sugerând posibilitatea unei luni. După ce vânătorul exomoon, David Kipping, de la Universitatea Columbia din New York, a solicitat timp pe Telescopul spațial Hubble pentru a urmări activitatea neobișnuită, diverse mijloace de comunicare au examinat cercetările. Acest lucru l-a determinat pe Kipping și pe Alex Teachey, Columbia, omul de știință pentru descoperirea potențială, să anunțe posibilitatea primei observații a unui exomoon.
René Heller, astrofizician la Institutul Max Planck din Germania, a profitat de ocazie pentru a analiza independent datele Kepler. Pe lângă faptul că a făcut o gamă de dimensiuni pentru luna potențială, Kepler 1625 b-i, el a explorat metodele sale posibile de formare. [Cele mai interesante descoperiri extraterestre din 2017]
"Se pare că Kepler 1625 b-i nu este, de fapt, un bun candidat pentru un exomoon", a declarat Heller la Space.com prin e-mail, subliniind că echipa de cercetare inițială a spus că doar datele Kepler sunt ambigue. (De aceea, au plănuit să urmărească utilizarea telescopului spațial Hubble.) O mare parte a problemei provine din faptul că steaua mamă este atât de departe de Pământ, încât pare slabă, rezultând o calitate slabă a datelor, a spus Heller.
"Concluzia este că Kepler 1625 b-i este unul dintre cei mai buni candidați exomoon până acum, dar încă nu este un candidat bun", a spus Heller.
„Un sistem solar minuscul”
În sistemul solar al Pământului, lunile sunt destul de comune; numai Mercur și Venus nu au sateliți stâncoși sau gheați. În timp ce majoritatea lunilor sistemului nostru solar sunt inospitale pentru viață așa cum o știm, trei sunt potențial locuibile. Europa lui Jupiter conține un ocean lichid sub crusta înghețată a Lunii. În jurul lui Saturn, luna glaciară Enceladus găzduiește și un ocean, în timp ce Titanul smoggy are lacuri de metan și etan care ar fi putut permite să se formeze un tip de viață diferit de cel de pe Pământ. Deci, singura planetă locuibilă a sistemului solar (Pământ) este depășită de lunile potențial locuibile ale sistemului.
Asta ar putea însemna o veste bună pentru cei care își caută viața în lunile din jurul altor stele. Chiar dacă puține planete sunt capabile să găzduiască viața așa cum o știm, lunile lor s-ar putea dovedi a fi locuibile, a spus Heller.
„Pe partea provocatoare, lunile sunt așteptate să fie semnificativ mai mici și mai ușoare decât planetele lor”, a spus Heller. „Asta este pur și simplu ceea ce învățăm din observațiile lunilor sistemului solar.”
Deoarece obiectele cu o masă sau o rază mai mare sunt mai ușor de găsit de departe, fie că sunt planete sau lună, ceea ce face sateliții naturali mai greu de observat, a spus Heller.
Când Kepler vânează planetele, el face acest lucru urmărind lumina fluxului de la o stea în ceea ce oamenii de știință numesc o curbă a luminii. (Kepler nu a studiat o stea simultan, ci a examinat în schimb mii de stele simultan.) Când o planetă se mișcă între stea și Pământ, lumina stelei se întunecă, permițând cercetătorilor să determine dimensiunea planetei. Cercetătorii observă mai multe treceri pentru a determina cât durează planeta pentru a orbita steaua sa.
Ceea ce au observat cercetătorii originali cu privire la un obiect, Kepler 1625 b, a fost faptul că acesta conținea o scufundare ciudată secundară. Heller a folosit setul de date disponibile public de la Kepler pentru a studia trei tranzite ale unui obiect de dimensiune Jupiter care se deplasează peste stea, împreună cu unele pericole care ar fi putut fi cauzate de o lună care orbitează asupra obiectului.
„Dacă și numai dacă, aceste perii suplimentare decurg cu adevărat de pe Lună, atunci este posibil să derivăm masa și raza atât a planetei, cât și a lunii din dinamica sistemului planetă-lună care poate fi derivată din curba luminoasă ", A spus Heller.
Heller a stabilit că obiectul masiv poate fi orice, de pe o planetă ceva mai masivă decât Saturn până la un pitic maron, o stea aproape nu destul de masivă pentru a aprinde fuziunea în miezul său, sau chiar o stea cu masă foarte mică (VLMS). o zecime masa soarelui. Luna propusă ar putea varia de la un satelit cu gaz de masă a Pământului, până la un însoțitor de stâncă și apă, fără atmosferă.
Heller a ajuns la concluzia că un exomoon de masă Neptun în jurul unei planete uriașe sau a unei pitici brune de masă scăzută nu s-ar potrivi cu relația de măsurare a masei găsită în lunile sistemului nostru solar. În timp ce Pământul și Pluton au amândoi lunile mari în comparație cu mărimile planetelor, gigantii de gaze ai sistemului solar au lunile mai apropiate de 0,01 până la 0,03 la sută din dimensiunile planetelor, potrivit Laboratorului de locuințe planetare de la Universitatea din Puerto Rico.
Teoriile anterioare au prezis că această relație ar trebui să se extindă la lumi mai mari, parcă exclud existența potențialului exomoon. Pe de altă parte, un mini-Neptun în jurul unui pitic maroniu de masă mare sau un VLMS ar fi mai în concordanță cu acest raport, a spus Heller. [Din ce este făcută Luna?]
„Dacă obiectul tranzitor primar este o stea cu masă foarte scăzută și dacă însoțitorul său de dimensiunea Neptunului se dovedește că există de fapt, atunci am vedea un sistem solar minuscul pe orbita în jurul unei stele asemănătoare cu soarele, aproximativ la distanța Pământului față de soare. Asta ar fi ceva pe cont propriu! " A spus Heller.
Chiar fără potențialul unui exomoon locuibil, micul sistem solar ar putea ajuta oamenii de știință să înțeleagă cum se formează lumile, a spus el.
„Dacă [obiectul] primar ar fi fie un [pitic maro], fie un VLMS cu un însoțitor mare, atunci aceasta ar reprezenta o punte fascinantă între formarea planetei în jurul stelelor și formarea lunii în jurul planetelor uriașe”, a spus Heller.
Heller și-a postat cercetările pe serverul de preimprimare arXiv.
Nașterea lunilor
Având în vedere estimările lunii și ale planetei sau ale stelei, Heller a decis să privească cum s-ar fi putut forma luna.
"Lunile din sistemul solar servesc ca urmăritori ai formării și evoluției planetelor gazdă", a spus el în noua lucrare. „Astfel, se poate aștepta că descoperirea lunilor în jurul planetelor extrasolare ar putea oferi informații fundamental noi asupra formării și evoluției exoplanetelor care nu pot fi obținute doar prin observații exoplanetare”.
Având în vedere acest lucru, Heller a aplicat cele trei modele diferite de formare a lunii în sistemul solar la noul potențial exomoon.
În primul rând, a fost modelul de impact, care descrie modul în care oamenii de știință cred că s-a format luna Pământului. Când un corp mare s-a trântit în Pământ acum miliarde de ani, resturile sculptate de pe planetă au creat un nou însoțitor. Potrivit lui Heller, o caracteristică particulară a acestui model este raportul de mărime mare al sateliților față de planete. Deși dimensiunea mare a lunii propuse în comparație cu gazda sa ar fi în concordanță cu un impact, el și-a exprimat îngrijorarea că masa planetei sau a stelelor gazdă a fost mult mai mare decât cea a oricărei planete din sistemul solar al Pământului.
În cel de-al doilea model de formare a lunii, acestea se dezvoltă din gazul și praful rămas după ce s-a născut planeta și astfel se crede că s-au format majoritatea lunilor giganților gazoși. Raportul de scalare în masă care menține lunile cu atât mai mici decât planetele lor este un rezultat natural al formării lunii care se produce în mediul înfometat cu gaz în jurul unei planete finalizate, scrie Heller în ziar. Aceeași relație face ca această metodă de formare să fie improbabilă, a spus el.
"Dacă tovarășul din jurul Kepler 1625 b poate fi confirmat și ambele obiecte pot fi validate ca obiecte gigant cu gaz, atunci ar fi greu de înțeles cum aceste două planete cu gaz s-ar fi putut forma fie printr-un impact uriaș, fie prin acreția in situ la actualele lor orbite în jurul stelei ”, a scris Heller.
Posibilitatea rămasă este aceea că lumea îndepărtată a capturat un obiect de dimensiunea Neptunului. Luna lui Neptun, Triton și ambele luni marțiene se cred că s-au format în acest fel. Exomoon s-ar fi putut forma inițial cu un tovarăș de dimensiunea Pământului, înainte de a fi îndepărtat de acesta de gravitatea obiectului mai mare, a spus Heller. El a stabilit că captarea unui obiect de masă Neptun de către Kepler 1625 b este posibilă în locația actuală a planetei.
Cu toate acestea, în timp ce o astfel de captare este posibilă în principiu, Heller a declarat pentru Space.com că consideră că scenariul este "foarte puțin probabil".
Deși oamenii de știință dețin în prezent acele trei scenarii diferite de formare a lunii pentru planetele din jurul soarelui Pământului, asta nu înseamnă că sateliții naturali nu ar putea forma o altă cale, a spus Heller.
"Este posibil ca acest sistem să se formeze de fapt printr-un mecanism pe care nu l-am văzut în sistemul solar", a spus Heller.
El a sugerat o teorie alternativă, similară cu cea a formării planetei uriașe, în care cele două obiecte au pornit ca un sistem binar de planete stâncoase. Perechea ar fi putut extrage gaz din discul de materiale rămase, precum procesul prin care se formează planetele uriașe, viitoarea planetă consumând mai mult gaz decât luna sa. El a avertizat că este vorba despre speculații și că cele două obiecte ar putea să nu fie stabile pe perioade lungi.
Cu toate acestea, dacă exomoonul de mărime Neptun din jurul Kepler 1625 b este real, noul sistem ar putea oferi o privire intrigantă la formarea lunii în afara sistemului solar, a spus Heller.
Datele Kepler nu sunt singurele cercetări disponibile. În octombrie, Teachey și Kipping au privit sistemul folosind Hubble. Rezultatele acestor observații ar trebui anunțate curând.
Până atunci, însă, lucrurile nu arată bine pentru potențialul exomoon.
"Cererea extraordinară a unui exomoon nu este susținută de dovezi extraordinare pentru aceasta", a spus Heller.
