Umelecký obraz planéty podobnej Zemi obiehajúcej okolo planéty plynovej obrie.
(Obrázok: © NASA / JPL-Caltech)
Minulé leto vedci oznámili, že našli, čo by mohol byť prvý mesiac, ktorý sa dá pozorovať mimo slnečnej sústavy. Nový výskum vývoja údajného mesiaca však spochybňuje jeho existenciu.
Ak existuje, mesiac je s najväčšou pravdepodobnosťou veľkým objektom veľkosti Neptúna obiehajúcim ešte väčšiu planétu obrovských plynov. Vedci však tvrdia, že nepraktický systém zaťažuje chápanie jeho vzniku.
V júli 2017 vedci neochotne oznámili možný objav exomoonu. Kandidátska planéta identifikovaná Keplerovým ďalekohľadom agentúry NASA odhalila odklonené poklesy vo svetle prúdiaceho z hviezdy planéty, čo naznačuje možnosť mesiaca. Po tom, čo lovec exomoonov David Kipping z University of Columbia University v New Yorku požiadal o čas na Hubbleov vesmírny teleskop, aby nadviazal na neobvyklú aktivitu, rôzne výskumné média preverili tento výskum. To viedlo Kippinga a Columbiovu Alexa Teacheya, vedúceho vedúceho k potenciálnemu objavu, k oznámeniu možnosti prvého pozorovania exomoon.
René Heller, astrofyzik z inštitútu Max Planck v Nemecku, využil príležitosť na nezávislú analýzu Keplerových údajov. Popri škádlení rozsahu veľkostí pre potenciálny mesiac Kepler 1625 b-i, preskúmal aj jeho možné formačné metódy. [Najzaujímavejšie objavy mimozemskej planéty 2017]
„Ukazuje sa, že Kepler 1625 b-i v skutočnosti nie je dobrým kandidátom na exomoon,“ povedal Heller e-mailom Space.com e-mailom, pričom zdôraznil, že pôvodný výskumný tím uviedol, že samotné údaje Kepler sú nejednoznačné. (Z tohto dôvodu plánovali sledovať pomocou Hubbleovho vesmírneho teleskopu.) Veľká časť problému pramení zo skutočnosti, že materská hviezda je tak ďaleko od Zeme, že sa javí nejasne, čo vedie k zlej kvalite údajov, povedal Heller.
„Pointa je, že Kepler 1625 b-i je doteraz jedným z najlepších kandidátov na exomoon, ale stále to nie je dobrý kandidát,“ povedal Heller.
„Malý solárny systém“
V slnečnej sústave Zeme sú mesiace pomerne bežné; iba Merkúr a Venuša nemajú žiadne skalnaté ani ľadové satelity. Zatiaľ čo väčšina mesiacov našej slnečnej sústavy je k životu nehostinná, ako ju poznáme, tri sú potenciálne obývateľné. Jupiterova Európa obsahuje tekutý oceán pod ľadovou kôrou mesiaca. V okolí Saturn sa v ľadovom mesiaci Enceladus nachádza aj oceán, zatiaľ čo v smogovanom Titane sa nachádzajú jazerá metánu a etánu, ktoré by mohli umožniť vytvorenie iného typu života ako na Zemi. Takže jediná obývateľná planéta (Zem) slnečnej sústavy je prevyšovaná potenciálne obývateľnými mesiacmi systému.
To by mohlo znamenať dobrú správu pre tých, ktorí hľadajú život v mesiacoch okolo iných hviezd. Aj keď málo planét je schopných prijať život tak, ako ho poznáme, ich mesiace by sa mohli ukázať ako obývateľné, povedal Heller.
„Na náročnej strane sa očakáva, že mesiace budú podstatne menšie a ľahšie ako ich planéty,“ povedal Heller. „To sa jednoducho naučíme z pozorovaní mesiacov slnečnej sústavy.“
Pretože objekty s väčšou hmotnosťou alebo polomerom sa dajú z diaľky ľahšie nájsť, či už ide o planéty alebo mesiace, čo sťažuje zisťovanie prírodných satelitov, uviedla Heller.
Keď Kepler loví planéty, robí tak sledovaním prúdenia svetla z hviezdy, čo vedci nazývajú svetelnou krivkou. (Kepler neštudoval jednu hviezdu naraz, ale namiesto toho skúmal tisíce hviezd naraz.) Keď sa planéta pohybuje medzi svojou hviezdou a Zemou, svetlo hviezdy stmavne, čo umožňuje výskumníkom určiť veľkosť planéty. Vedci pozorujú viacnásobné prechody, aby určili, ako dlho trvá planéta obiehať okolo svojej hviezdy.
To, čo si pôvodní vedci všimli o jednom objekte, Kepler 1625 b, bolo, že obsahoval podivný sekundárny pokles. Heller použil verejne dostupné súbory údajov od Keplera na štúdium troch prechodov objektu veľkosti Jupitera, ktorý sa pohyboval cez hviezdu, spolu s niektorými krúteniami, ktoré mohli byť spôsobené mesiacom obiehajúcim okolo objektu.
„Ak a iba vtedy, ak tieto ďalšie krútenia skutočne pramenia z Mesiaca, potom je možné odvodiť hmotnosť a polomer planéty a mesiaca z dynamiky systému planét-mesiac, ktorý možno odvodiť zo svetelnej krivky. , “Povedal Heller.
Heller určil, že masívnym objektom môže byť čokoľvek od planéty o niečo masívnejšej ako Saturn až po hnedého trpaslíka, takmer hviezda nie dosť masívna na to, aby vznietila fúziu vo svojom jadre, alebo dokonca hviezda veľmi nízkej hmotnosti (VLMS), ktorá je desatina hmotnosti slnka. Navrhovaný mesiac sa mohol pohybovať od plynového satelitu Zeme po spoločníka na báze vody a vody bez atmosféry.
Heller dospel k záveru, že exotón o Neptúnovej hmote okolo obrovskej planéty alebo nízkohmotného hnedého trpaslíka by sa nezhodoval s vzťahom na zmenšovanie hmotnosti nájdeným v mesiacoch našej slnečnej sústavy. Zatiaľ čo Zem a Pluto majú v porovnaní s veľkosťou planéty veľké mesiace, plynové giganty slnečnej sústavy majú mesiace bližšie k 0,01 až 0,03 percentám veľkostí planét. Podľa Laboratória obývania planét na University of Puerto Rico.
Predchádzajúce teórie predpovedali, že tento vzťah by sa mal rozšíriť aj na väčšie svety a zdá sa, že vylučuje existenciu potenciálneho exomoónu. Na druhú stranu, mini-Neptún okolo vysoko masívneho hnedého trpaslíka alebo VLMS by bol viac v súlade s týmto pomerom, povedal Heller. [Z čoho je mesiac vyrobený?]
„Ak je primárnym tranzitným objektom hviezda s veľmi nízkou hmotnosťou a ak sa ukáže, že jej spoločník s veľkosťou Neptúnov skutočne existuje, potom by sme videli malú slnečnú sústavu na obežnej dráhe okolo hviezdy podobnej Slnku približne vo vzdialenosti Zeme od Slnka. "To by bolo niečo samo o sebe!" Povedal Heller.
Aj bez potenciálu obývateľného exomoonu by mohla malá slnečná sústava pomôcť vedcom pochopiť, ako sa formujú svety.
„Ak by primárnym [objektom] bol buď [hnedý trpaslík] alebo VLMS s veľkým spoločníkom, potom by to predstavovalo fascinujúci most medzi formáciou planéty okolo hviezd a formáciou Mesiaca okolo obrovských planét,“ povedal Heller.
Heller zverejnil svoj výskum na serveri arXiv preprint.
Narodenie mesiacov
S odhadmi mesiaca a planéty - alebo hviezdy - v ruke sa Heller rozhodol pozrieť, ako sa mohol mesiac vytvoriť.
„Mesiace v slnečnej sústave slúžia ako indikátory vzniku a vývoja ich hostiteľských planét,“ uviedol v novom dokumente. „Dá sa teda očakávať, že objavenie mesiacov okolo extrasolárnych planét by mohlo priniesť zásadne nové pohľady na vznik a vývoj exoplanet, ktoré nie je možné získať iba pozorovaním exoplanet.“
S týmto vedomím Heller použil tri nové modely tvorby Mesiaca v slnečnej sústave na novú potenciálnu exomoon.
Prvým krokom bol model dopadu, ktorý opisuje, ako si vedci myslia, že sa vytvoril Zemský mesiac. Keď pred miliardami rokov narazilo veľké množstvo tela na Zem, trosky vyrezávané z planéty vytvorili nového spoločníka. Podľa Hellera je jednou zvláštnou charakteristikou tohto modelu vysoký pomer satelitov k planétam. Zatiaľ čo veľká veľkosť navrhovaného mesiaca v porovnaní s jeho hostiteľom by bola v súlade s dopadom, vyjadril znepokojenie, že hmotnosť hostiteľskej planéty alebo hviezdy bola oveľa vyššia ako hmotnosť ktorejkoľvek planéty v slnečnej sústave Zeme.
V druhom modeli tvorby Mesiaca sa vyvíjajú z plynu a prachu, ktorý zostal po narodení planéty, a takto sa predpokladá, že sa vytvorila väčšina mesiacov plynných gigantov. Pomer hromadného zmenšovania, ktorý udržuje mesiace tak oveľa menšie ako ich planéty, je prirodzeným výsledkom tvorby mesiaca, ktorý sa vyskytuje v prostredí s hladom plynu okolo dokončenej planéty, napísal Heller v novinách. Rovnaký vzťah spôsobuje, že táto formačná metóda je nepravdepodobná.
„Ak je možné potvrdiť spoločníka okolo Keplera 1625 b a oba objekty je možné validovať ako plynárske obrie objekty, potom by bolo ťažké pochopiť, ako by sa tieto dve plynové planéty mohli vytvoriť pomocou obrovského nárazu alebo nárastu in situ na ich súčasné obežné dráhy okolo hviezdy, “napísal Heller.
Ďalšou možnosťou je, že vzdialený svet zachytil objekt veľkosti Neptún. Neptunov mesiac, Triton a obidve marťanské mesiace sú považované za tvorené týmto spôsobom. Exomoon sa mohol pôvodne vytvoriť so spoločníkom veľkosti Zeme, predtým ako ho odtiahla gravitácia väčšieho objektu, povedal Heller. Zistil, že zachytenie objektu Neptúnovej hmoty Keplerom 1625 b je možné na súčasnom mieste planéty.
Napriek tomu, zatiaľ čo takéto zachytenie je v zásade možné, Heller povedal Space.com, že si myslí, že scenár je „veľmi nepravdepodobný“.
Hoci vedci v súčasnosti držia tieto tri rôzne scenáre tvorby Mesiaca pre planéty okolo Slnka Zeme, to neznamená, že prírodné satelity sa nemôžu tvoriť iným spôsobom, povedal Heller.
„Je možné, že tento systém sa vytvoril prostredníctvom mechanizmu, ktorý sme v slnečnej sústave nevideli,“ povedal Heller.
Navrhol alternatívnu teóriu podobnú teórii formácie obrovských planét, v ktorej tieto dva objekty začínali ako binárny systém skalnatých planét. Dvojica mohla čerpať plyn z disku zvyšného materiálu, podobne ako proces, ktorým sa vytvárajú obrie planéty, pričom budúca planéta spotrebuje viac plynu, ako by bol jeho budúci mesiac. Varoval, že ide o špekulácie a že tieto dva objekty nemusia byť dlhodobo stabilné.
Napriek tomu, ak je rebríček Neptúnovej veľkosti okolo Keplera 1625 b skutočný, nový systém by mohol poskytnúť zaujímavý pohľad na tvorbu Mesiaca mimo slnečnej sústavy, povedal Heller.
Keplerove údaje nie sú jediným dostupným výskumom. V októbri sa Teachey a Kipping pozerali na systém pomocou Hubbleovho teleskopu. Výsledky týchto pozorovaní by sa mali čoskoro oznámiť.
Dovtedy však veci nevyzerajú dobre pre potenciálny exomoon.
„Mimoriadny nárok na exomoon nie je podložený mimoriadnymi dôkazmi,“ uviedol Heller.
