To ni Luna? Predlagani Exomoon kljubuje teorijam formacije

Exomoon na plinskem planetu art

Umetnikova podoba eksomonu, podobnega Zemlji, ki kroži okoli planeta plinskega velikana. (Zasluga za sliko: NASA/JPL-Caltech)

Lansko poletje so znanstveniki objavili, da so odkrili tisto, kar bi lahko bila prva luna, ki bi jo opazili zunaj sončnega sistema. Toda nove raziskave o domnevni evoluciji lune postavljajo njen obstoj pod vprašaj.

Če obstaja, je Luna najverjetneje velik objekt velikosti Neptuna, ki kroži okoli še večjega plinskega velikana. Toda težak sistem otežuje razumevanje, kako je morda nastal, so dejali raziskovalci.



Julija 2017 so znanstveniki nejevoljno napovedal možno odkritje eksolune. Kandidatni planet, ki ga je identificiral NASA -in teleskop Kepler, je razkril preplete svetlobe, ki priteče iz zvezde planeta, kar kaže na možnost lune. Po lovcu na zunanji mesec David Kipping , z univerze Columbia v New Yorku, je na vesoljskem teleskopu Hubble zahteval čas za spremljanje nenavadne dejavnosti, so raziskovali različni mediji. To je vodilo Kippinga in Columbijca Alexa Teacheyja, vodilnega znanstvenika potencialnega odkritja, da je napovedalo možnost prvega opazovanja eksomeseca.

René Heller, astrofizik na Inštitutu Max Planck v Nemčiji, je izkoristil priložnost za samostojno analizo Keplerjevih podatkov. Poleg tega, da je razkril obseg velikosti za potencialno luno, Kepler 1625 b-i, je raziskal tudi njene možne metode tvorbe. [ Najbolj zanimiva odkritja tujih planetov leta 2017 ]

'Izkazalo se je, da Kepler 1625 b-i v resnici ni dober kandidat za zunanji mesec,' je Heller povedal za Space.com po elektronski pošti in poudaril, da je prvotna raziskovalna skupina dejala, da so bili samo podatki Kepler dvoumni. (Zato so nameravali nadaljevati s pomočjo vesoljskega teleskopa Hubble.) Velik del problema izhaja iz dejstva, da je matična zvezda tako daleč od Zemlje, da je videti zatemnjena, kar ima za posledico slabo kakovost podatkov, je dejal Heller.

'Bistvo je, da je Kepler 1625 b-i eden najboljših kandidatov za zunanji mesec doslej, vendar še vedno ni dober kandidat,' je dejal Heller.

'Majhen sončni sistem'

V Zemljinem sončnem sistemu so lune dokaj pogoste; le Merkur in Venera nimata skalnatih ali ledenih satelitov. Medtem ko je večina lun našega sončnega sistema negostoljubna do življenja, kakršnega poznamo, so tri potencialno bivalne. Jupitrova Evropa vsebuje tekoč ocean pod ledeno skorjo lune. Okoli Saturna ledena luna Enceladus gosti tudi ocean, medtem ko ima zadimljeni Titan jezera metana in etana, ki bi lahko omogočila nastanek drugačnega življenja. Tako je edini bivalni planet (Zemlja) sončnega sistema večji od potencialno bivalnih lun v sistemu.

To bi lahko pomenilo dobre novice za tiste, ki iščejo življenje lune okoli drugih zvezd . Tudi če bi le nekaj planetov lahko gostilo 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 je preprosto tisto, kar se naučimo iz opazovanj lun v sončnem sistemu.'

Ker je objekte z večjo maso ali polmerom lažje najti od daleč, pa naj gre za planete ali lune, zaradi česar je težje opaziti naravne satelite, je dejal Heller.

Ko Kepler lovi planete, to počne tako, da opazuje svetlobo, ki priteče iz zvezde v tistem, kar znanstveniki imenujejo svetlobna krivulja. (Kepler ni preučeval ene zvezde naenkrat, temveč je naenkrat pregledal na tisoče zvezd.) Ko se planet premika med svojo zvezdo in Zemljo, svetloba zvezde zatemni, kar raziskovalcem omogoča, da določijo velikost planeta. Raziskovalci opazujejo več prehodov, da bi ugotovili, kako dolgo traja planet, da kroži okoli svoje zvezde.

Prvotni raziskovalci so opazili pri enem objektu, Keplerju 1625 b, da je vseboval čuden sekundarni potop. Heller je uporabil javno dostopni niz podatkov iz Keplerja za preučevanje treh tranzitov objekta velikosti Jupiter, ki se giblje po zvezdi, skupaj z nekaj gibanji, ki bi jih lahko povzročila luna, ki kroži okoli predmeta.

'Če in samo če ti dodatni gibi res izvirajo iz lune, je mogoče iz mase in polmera planeta in lune izpeljati dinamiko sistema planet-luna, ki jo je mogoče izpeljati iz svetlobne krivulje «Je rekel Heller.

Heller je ugotovil, da bi bil lahko masivni objekt karkoli od planeta, ki je nekoliko bolj masiven od Saturna do a rjavi škrat , skoraj zvezda, ki ni dovolj velika, da bi vžgala fuzijo v svojem jedru, ali celo zvezda z zelo majhno maso (VLMS), ki je desetina mase Sonca. Predlagana luna bi lahko segala od plinskega satelita zemeljske mase do spremljevalca kamna in vode brez ozračja.

Heller je zaključil, da se eksomoon z maso Neptuna okoli velikanskega planeta ali rjavega pritlikavca z nizko maso ne bi ujemal z razmerjem množičnega povečanja mase, ki ga najdemo v lunah našega sončnega sistema. Medtem ko imata Zemlja in Pluton v primerjavi z velikostmi planetov velike lune, imajo plinski velikani sončnega sistema lune bližje 0,01 do 0,03 odstotka velikosti planetov. Laboratorij za nastanitev planetov na Univerzi v Portoriku.

Prejšnje teorije so napovedovale, da bi se moralo to razmerje razširiti na večje svetove, pri čemer se zdi, da izključuje obstoj potencialnega eksomonuca. Po drugi strani bi bil mini-Neptun okoli rjavega pritlikavca velike mase ali VLMS bolj v skladu s tem razmerjem, je dejal Heller. [Iz česa je narejena Luna? ]

'Če je primarni tranzitni objekt zvezda z zelo majhno maso in če se izkaže, da njen spremljevalec v velikosti Neptuna dejansko obstaja, bi videli majhen sončni sistem v orbiti okoli zvezde, podobne soncu, približno na razdalji Zemlje od sonca . To bi bilo nekaj zase! ' Je rekel Heller.

Tudi brez možnosti bivalnega eksomonuna bi lahko majhen sončni sistem pomagal znanstvenikom razumeti, kako nastajajo svetovi, je dejal.

'Če bi bil primarni [objekt] bodisi [rjavi pritlikavec] ali VLMS z velikim spremljevalcem, bi to predstavljalo fascinanten most med nastankom planeta okoli zvezd in luno okoli velikanskih planetov,' je dejal Heller.

Heller je svojo raziskavo objavil na strežnik za tiskanje arXiv .

Umetnik

Umetnikova podoba velikanske lune, ki kroži okoli še večjega planeta.(Zasluga za sliko: NASA/JPL-Caltech)

Rojstvo lun

Z ocenami lune in planeta - ali zvezde - v roki, se je Heller odločil pogledati, kako bi lahko nastala luna.

'Lune v sončnem sistemu služijo kot sledilci nastanka in razvoja njihovih planetov gostiteljev,' je dejal v novem članku. 'Tako lahko pričakujemo, da bi odkritje lun okoli zunajosončnih planetov lahko dalo bistveno nove vpoglede v nastanek in razvoj eksoplanetov, ki jih ni mogoče pridobiti samo z opazovanji eksoplanetov.'

S tem v mislih je Heller uporabil tri različne modele nastanka lune v sončnem sistemu za nov potencialni eksomoun.

Najprej je bil model udarca, ki opisuje, kako menijo znanstveniki Nastala je zemeljska luna . Ko je pred milijardami let na Zemljo trčilo veliko telo, so odpadki, izklesani s planeta, ustvarili novega spremljevalca. Po Hellerju je posebna značilnost tega modela veliko razmerje velikosti satelitov do planetov. Medtem ko bi bila velika velikost predlagane lune v primerjavi z gostiteljem skladna z vplivom, je izrazil zaskrbljenost, da je masa gostiteljskega planeta ali zvezde veliko večja od mase katerega koli planeta v sončnem sistemu Zemlje.

V drugem modelu nastajanja lune se razvijejo iz plina in prahu, ki ostanejo po rojstvu planeta, in tako naj bi nastala večina lun plinskih velikanov. Razmerje masnega povečevanja, zaradi katerega so lune toliko manjše od njihovih planetov, je naraven rezultat nastajanja lune, ki se pojavlja v okolju, ki je stradalo zaradi plinov, okoli dokončanega planeta, je zapisal Heller. Zaradi istega odnosa je ta metoda oblikovanja malo verjetna, je dejal.

'Če je mogoče potrditi spremljevalca okoli Keplerja 1625 b in oba objekta ovrednotiti kot plinsko velikanska predmeta, bi bilo težko razumeti, kako bi lahko nastala ta dva plinska planeta bodisi z velikanskim udarcem bodisi na mestu nastanka pri njihove trenutne orbite okoli zvezde, «je zapisal Heller.

Preostala možnost je, da je oddaljeni svet ujel objekt velikosti Neptuna. Neptunova luna, Triton in obe marsovski luni naj bi se tako oblikovali. Eksomesec bi lahko prvotno nastal s spremljevalcem velikosti Zemlje, preden bi ga gravitacija večjega predmeta umaknila od njega, je dejal Heller. Ugotovil je, da je Kepler 1625 b ulov objekta z maso Neptuna mogoč na trenutni lokaciji planeta.

Kljub temu, da je takšen zajem načeloma možen, je Heller za Space.com povedal, da meni, da je scenarij 'zelo malo verjeten'.

Čeprav se znanstveniki trenutno držijo teh treh različnih scenarijev nastanka lune za planete okoli Zemljinega sonca, to ne pomeni, da naravni sateliti ne bi mogli oblikovati drugače, je dejal Heller.

'Možno je, da je ta sistem dejansko nastal po mehanizmu, ki ga v sončnem sistemu še nismo videli,' je dejal Heller.

Predlagal je nadomestno teorijo, podobno nastanku velikanskih planetov, v kateri sta se oba objekta začela kot binarni sistem skalnatih planetov. Par bi lahko črpal plin iz diska ostankov materiala, podobno kot proces, pri katerem nastanejo velikanski planeti, pri čemer bodoči planet porabi več plina kot njegova potencialna luna. Opozoril je, da gre za špekulacije in da oba objekta morda nista stabilna v daljšem časovnem obdobju.

Kljub temu, če je eksomoon velikosti Neptuna okoli Keplerja 1625 b resničen, bi novi sistem lahko zagotovil zanimiv vpogled v nastanek lune zunaj sončnega sistema, je dejal Heller.

Keplerjevi podatki niso edina razpoložljiva raziskava. Oktobra sta Teachey in Kipping pregledala sistem s pomočjo Hubbla. Rezultati teh opazovanj bi morali biti kmalu objavljeni.

Do takrat pa stvari ne izgledajo dobro za potencialni zunanji mesec.

'Izredna trditev o eksomonuci ni podprta z izrednimi dokazi za to,' je dejal Heller.

Sledite Noli Taylor Redd na @NolaTRedd , Facebook ali Google+ . Sledite nam na @Spacedotcom , Facebook ali Google+ . Prvotno objavljeno dne Space.com .