Podoba umetnika zemeljskega eksomona, ki kroži okoli planeta orjaškega plina.
(Slika: © NASA / JPL-Caltech)
Lani poleti so znanstveniki sporočili, da so našli zunaj osončja, kaj bi lahko bila prva luna. Toda nove raziskave domnevne evolucije lune postavljajo pod vprašaj njen obstoj.
Če obstaja, je najverjetneje luna velik, velikost Neptuna, ki kroži okoli še večjega plinovskega planeta. Toda nelagodni sistem napenja razumevanje, kako se je lahko oblikoval, pravijo raziskovalci.
Julija 2017 so znanstveniki neradi napovedali morebitno odkritje eksomona. Kandidatni planet, ki ga je določil NASA-in teleskop Kepler, je razkril osipne kaplje v svetlobi, ki teče od zvezde planeta, kar kaže na možnost lune. Potem ko je lovec na eksomone David Kipping z univerze Columbia v New Yorku zaprosil čas za vesoljski teleskop Hubble, da bi spremljal nenavadno dejavnost, so raziskave raziskovale različne medije. To je povzročilo, da je vodilni znanstvenik o potencialnem odkritju Kipping in Columbia Alex Teachey napovedal možnost prvega opazovanja eksomona.
René Heller, astrofizik z Inštituta Max Planck v Nemčiji, je izkoristil priložnost za samostojno analizo Keplerjevih podatkov. Poleg draženja velikosti za potencialno luno Kepler 1625 b-i je raziskal tudi njene možne načine tvorbe. [Najbolj intrigantna odkritja tujih planetov leta 2017]
"Izkazalo se je, da Kepler 1625 b-i pravzaprav ni dober kandidat za eksomona," je Heller po elektronski pošti povedal Space.com in poudaril, da je prvotna raziskovalna skupina dejala, da so samo podatki Keplerja dvoumni. (Zato so nameravali nadaljevati z uporabo vesoljskega teleskopa Hubble.) Velik del težave izvira iz dejstva, da je matična zvezda tako daleč od Zemlje, da se zdi slabo, zaradi česar je slaba kakovost podatkov, je dejal Heller.
"Bistvo je, da je Kepler 1625 b-i eden najboljših kandidatov za eksomone doslej, vendar še vedno ni dober kandidat," je dejal Heller.
"Majhen sončni sistem"
V zemeljskem osončju so lune dokaj pogoste; samo Merkur in Venera nimata skalnih ali ledenih satelitov. Medtem ko je večina lun našega sončnega sistema neprimerna za življenje, kot ga poznamo, so trije možno bivati. Jupitrova Evropa vsebuje tekoč ocean pod lunino ledeno skorjo. Okoli Saturna ima ledena luna Enceladus tudi ocean, medtem ko smrkavi Titan ima jezera metana in etana, ki bi lahko omogočila oblikovanje drugačnega življenja kot na Zemlji. Torej je edini naseljeni planet (Zemlja) sončnega sistema presežen s številnimi lunami sistema.
To bi lahko pomenilo dobre novice za tiste, ki iščejo življenje na lunah okoli drugih zvezd. Čeprav je malo planetov sposobnih gostiti življenje, kot ga poznamo, bi se lahko njihove lune izkazale za bivalne, je dejal Heller.
"Na zahtevni strani naj bi bile lune bistveno manjše in lažje od njihovih planetov," je dejal Heller. "To se preprosto naučimo iz opazovanja lune osončja."
Ker je predmete z večjo maso ali polmerom lažje najti od daleč, pa naj gre za planete ali lune, je naravne satelite težje opaziti, je dejal Heller.
Ko Kepler lovi planete, to stori tako, da opazuje, kako svetloba teče od zvezde, kar znanstveniki imenujejo svetlobna krivulja. (Kepler ni proučeval ene zvezde naenkrat, ampak je namesto tega pregledal na tisoče zvezd hkrati.) Ko se planet giblje med svojo zvezdo in Zemljo, se svetloba zvezde zatemni, kar raziskovalcem omogoča določitev velikosti planeta. Raziskovalci opazujejo več prehodov, da bi ugotovili, koliko časa potrebuje planet, da kroži na svoji zvezdi.
Originalni raziskovalci so opazili pri enem predmetu, Keplerju 1625 b, da je vseboval čuden sekundarni potop. Heller je uporabil javno dostopni niz podatkov iz Keplerja, da je preučil tri tranzite predmeta velikosti Jupiter, ki se premikajo čez zvezdo, skupaj z nekaterimi vijugami, ki bi jih lahko povzročila luna, ki kroži pred objektom.
"Če in samo če te dodatne vijuge res izvirajo z Lune, potem je mogoče izmeriti maso in polmer planeta in lune iz dinamike sistema planet-luna, ki jo lahko izpeljemo iz svetlobne krivulje , "Je dejal Heller.
Heller je ugotovil, da je lahko ogromen predmet karkoli od planeta, nekoliko bolj masivnega od Saturna do rjavega pritlikavca, skoraj zvezde, ki ni dovolj masivna, da bi vžgala fuzijo v svojem jedru, ali celo zvezde zelo majhne mase (VLMS), kar je desetino mase sonca. Predlagana luna bi lahko segala od plinskega satelita Zemljine mase do spremljevalca kamenja in vode brez ozračja.
Heller je zaključil, da se nekomoon Neptuna z maso okoli orjaškega planeta ali rjave pritlikavke z majhno maso ne bi ujemal z razmerjem med množičnostjo, ki ga najdemo v lunah našega osončja. Medtem ko imata Zemlja in Pluton velike lune v primerjavi z velikostmi planetov, imajo plinski velikani solarnega sistema lune, ki so bližje 0,01 do 0,03 odstotka velikosti planetov, poroča laboratorij za načrtovanje življenjske dobe na Univerzi v Portoriku.
Prejšnje teorije so napovedovale, da se mora ta odnos razširiti na večje svetove, kar na videz izključuje obstoj potencialne eksomonije. Po drugi strani bi bil mini-Neptun okoli rjave pritlikavke z veliko maso ali VLMS bolj v skladu s tem razmerjem, je dejal Heller. [Iz česa je narejena Luna?]
"Če je primarni prehodni objekt zvezda z majhno maso in če se izkaže, da njen spremljevalec Neptuna dejansko obstaja, bi v orbiti okoli sončne zvezde videli majhen osončnik na približno razdalji Zemlje do sonca . To bi bilo nekaj samo po sebi! " Je rekel Heller.
Tudi brez potenciala za bivanje zunanjega meseca bi lahko majhen sončni sistem pomagal znanstvenikom, da razumejo, kako se oblikujejo svetovi.
"Če bi bil primarni [predmet] bodisi [rjavi pritlikavec] bodisi VLMS z velikim spremljevalcem, potem bi to predstavljalo očarljiv most med tvorbo planetov okoli zvezd in nastankom lune okoli velikanskih planetov," je dejal Heller.
Heller je svoje raziskave objavil na strežniku za tisk arXiv.
Rojstvo lune
Z ocenami lune in planeta - ali zvezde - se je Heller odločil pogledati, kako bi luna lahko nastala.
"Lune v osončju služijo kot sledilce nastanka in evolucije planetov gostiteljev," je dejal v novem prispevku. "Tako je mogoče pričakovati, da bi odkritje lune okoli ekstrasolarnih planetov lahko dalo bistveno nove vpoglede v nastanek in razvoj eksoplanetov, ki jih samo z opazovanjem eksoplanetov ni mogoče dobiti."
Upoštevajoč to, je Heller na nov potencialni eksoon uporabil tri različne modele tvorbe lune v osončju.
Najprej je bil udarni model, ki opisuje, kako znanstveniki mislijo, da se je oblikovala Zemljina luna. Ko se je pred več milijardami let na Zemljo zataknilo veliko truplo, so odpadki, izklesani s planeta, ustvarili novega spremljevalca. Hellerjeva trdi, da je ena značilnost tega modela veliko razmerje velikosti satelitov in planetov. Medtem ko bi bila velika velikost predlagane lune v primerjavi z njenim gostiteljem skladna z vplivom, je izrazil zaskrbljenost, da je masa planeta ali zvezde gostitelja veliko večja od katere koli planeta v Zemljinem sončevem sistemu.
V drugem modelu nastajanja lune se razvijejo iz plina in prahu, ki sta ostala po rojstvu planeta, in tako naj bi nastala večina lun plinskih velikanov. Koeficient merjenja mase, ki ohranja lune toliko manjše od njihovih planetov, je naravni izid nastajanja lune, ki se pojavi v okolju, ki se gladi s plinom, okoli dokončanega planeta, je zapisal Heller. Ta isti odnos naredi ta način tvorbe malo verjeten, je dejal.
"Če je mogoče potrditi spremljevalca okoli Keplerja 1625 b in oba predmeta ovrednotiti kot plinovske organe, bi bilo težko razumeti, kako bi ta dva plinska planeta morda nastala bodisi z velikanskim udarcem bodisi na mestu in situ njihove trenutne orbite okoli zvezde, "je zapisal Heller.
Preostala možnost je, da je daljni svet zajel objekt velikosti Neptuna. Menijo, da sta se oblikovala tako Neptunova Luna, Triton kot obe marsovski luni. Ekzomoon bi se lahko prvotno oblikoval s spremljevalcem velikosti Zemlje, preden bi ga gravitacija večjega predmeta odtrgala od njega, je dejal Heller. Ugotovil je, da je možen zajem predmeta Neptuna z maso Kepler 1625 b na trenutni lokaciji planeta.
Kljub temu, da je takšen zajem načeloma mogoč, je Heller za Space.com dejal, da meni, da je scenarij "zelo malo verjeten."
Čeprav znanstveniki trenutno držijo teh treh različnih scenarijev oblikovanja lune za planete okoli sonca Zemlje, to ne pomeni, da naravni sateliti ne bi mogli oblikovati drugega načina, je dejal Heller.
"Mogoče je, da se je ta sistem dejansko oblikoval z mehanizmom, ki ga v sončnem sistemu še nismo videli," je dejal Heller.
Predlagal je nadomestno teorijo, podobno tistemu o nastanku velikanskih planetov, v kateri sta se oba predmeta začela kot binarni sistem skalnih planetov. Par bi lahko črpal plin iz diska ostankov materiala, kot postopek, v katerem se oblikujejo orjaški planeti, pri čemer bodoči planet porabi več plina, kot bi ga lahko imela Luna. Pozoril je, da gre za špekulacije in da oba predmeta dolgo časa ne bosta stabilna.
Kljub temu, če je eksoon velikosti Neptuna okoli Keplerja 1625 b resničen, bi lahko novi sistem omogočil zanimiv pogled na nastanek lune zunaj osončja, je dejal Heller.
Podatki o Keplerju niso edina razpoložljiva raziskava. V oktobru sta Teachey in Kipping sistem pregledala s pomočjo Hubbleja. Rezultate teh opažanj je treba kmalu objaviti.
Do takrat pa stvari ne izgledajo dobro za potencialne eksoonce.
"Izredna trditev eksoona ni podprta z izrednimi dokazi zanjo," je dejal Heller.
