To nie je Mesiac? Navrhovaný Exomoon sa vzpiera teóriám formácie

Exomoon na umenie plynových planét

Umelecký obraz exomu mesiaca podobného Zemi, ktorý obieha okolo plynnej obrej planéty. (Obrazový kredit: NASA/JPL-Caltech)



Minulé leto vedci oznámili, že zistili, čo by mohol byť prvý mesiac, ktorý by bolo možné vidieť mimo slnečnej sústavy. Nový výskum predpokladaného vývoja mesiaca však jeho existenciu spochybňuje.

Ak existuje, mesiac je s najväčšou pravdepodobnosťou veľký objekt veľkosti Neptúna obiehajúci ešte väčšiu planétu s obrovským plynom. Vedci uviedli, že ťažkopádny systém obmedzuje pochopenie toho, ako sa mohol vytvoriť.





V júli 2017 vedci neochotne oznámil možný objav exomesiaca. Kandidátska planéta identifikovaná teleskopom Kepler NASA odhalila pokrivené poklesy svetla prúdiaceho z hviezdy planéty, čo naznačuje možnosť Mesiaca. Po lovcovi exomesiacov David Kipping , z Kolumbijskej univerzity v New Yorku, vyžiadal si čas na Hubblovom vesmírnom teleskope, aby nadviazal na neobvyklú aktivitu, skúmali výskum rôzne médiá. To viedlo Kippinga a Columbiaho Alexa Teacheyho, vedca o potenciálnom objave, k oznámeniu možnosť pri prvom pohľade na exomesiac.

René Heller, astrofyzik z Max Planck Institute v Nemecku, využil príležitosť na nezávislú analýzu Keplerových údajov. Okrem toho, že zistil rozsah veľkostí pre potenciálny mesiac Kepler 1625 b-i, skúmal aj jeho možné metódy formovania. [ Najzaujímavejšie objavy mimozemskej planéty roku 2017 ]



'Ukazuje sa, že Kepler 1625 b-i v skutočnosti nie je dobrým kandidátom na exomesiac,' povedal Heller pre Space.com e-mailom a poukázal na to, že pôvodný výskumný tím uviedol, že samotné údaje Keplera boli nejednoznačné. (Preto plánovali nadviazať pomocou Hubblovho vesmírneho teleskopu.) Veľká časť problému pramení zo skutočnosti, že materská hviezda je tak ďaleko od Zeme, že sa zdá byť matná, čo má za následok zlú kvalitu údajov, povedal Heller.

'Podstatné je, že Kepler 1625 b-i je zatiaľ jedným z najlepších kandidátov na exomesiac, ale stále to nie je dobrý kandidát,' povedal Heller.



„Malá slnečná sústava“

V slnečnej sústave Zeme sú mesiace pomerne časté; iba Merkúr a Venuša nemajú žiadne skalnaté alebo ľadové satelity. Zatiaľ čo väčšina mesiacov našej slnečnej sústavy je pre život nehostinná, ako ju poznáme, tri sú potenciálne obývateľné. Európa Jupitera obsahuje tekutý oceán pod ľadovou kôrou mesiaca. Okolo Saturnu je ľadový mesiac Enceladus tiež hostiteľom oceánu, zatiaľ čo smogový Titan má jazerá metánu a etánu, ktoré mohli umožniť vznik iného druhu života ako na Zemi. Jediná obývateľná planéta (Zem) slnečnej sústavy je teda v počte potenciálne obývateľných mesiacov sústavy.

To by mohlo znamenať dobrú správu pre tých, ktorí hľadajú život mesiace okolo iných hviezd . Aj keď len málo planét môže byť hostiteľom života, ako ho poznáme, ich mesiace sa môžu ukázať ako obývateľné, povedal Heller.

'Na náročnej strane sa očakáva, že mesiace budú výrazne menšie a ľahšie ako ich planéty,' povedal Heller. 'To sa jednoducho dozvedáme z pozorovaní mesiacov slnečnej sústavy.'

Pretože objekty s väčšou hmotnosťou alebo polomerom je jednoduchšie nájsť z diaľky, či už ide o planéty alebo mesiace, vďaka čomu je prirodzené satelity ťažšie rozpoznateľné, povedal Heller.

Keď Kepler loví planéty, robí to tak, že sleduje svetlo prúdiace z hviezdy v takzvanej svetelnej krivke. (Kepler neskúmal jednu hviezdu naraz, ale namiesto toho skúmal tisíce hviezd naraz.) Keď sa planéta pohybuje medzi svojou hviezdou a Zemou, svetlo hviezdy sa stlmí, čo umožní výskumníkom určiť veľkosť planéty. Vedci pozorujú viacnásobné prechody, aby zistili, ako dlho trvá planéte na obeh okolo hviezdy.

Pôvodní vedci si na jednom objekte, Kepler 1625 b, všimli, že obsahoval zvláštny sekundárny ponor. Heller použil verejne dostupný súbor údajov od Keplera na štúdium troch tranzitov objektu veľkosti Jupitera pohybujúceho sa po hviezde spolu s niekoľkými kmitmi, ktoré mohli byť spôsobené mesiacom obiehajúcim okolo objektu.

'Ak a iba ak tieto dodatočné kmitania skutočne pochádzajú z mesiaca, potom je možné hmotnosť a polomer planéty a mesiaca odvodiť z dynamiky systému planéta-mesiac, ktorú je možné odvodiť zo svetelnej krivky.' “Povedal Heller.

Heller zistil, že hmotným objektom môže byť čokoľvek z planéty o niečo masívnejšej ako Saturn až do a hnedý trpaslík , takmer hviezda, ktorá nie je dostatočne hmotná na to, aby zapálila fúziu v jej jadre, alebo dokonca hviezda s veľmi nízkou hmotnosťou (VLMS), ktorá je desatinou hmotnosti Slnka. Navrhovaný mesiac by sa mohol pohybovať od plynového satelitu s hmotnosťou Zeme až po spoločníka horniny a vody bez atmosféry.

Heller dospel k záveru, že hmotnostný exomesún Neptúna okolo obrovskej planéty alebo hnedého trpaslíka s nízkou hmotnosťou by sa nezhodoval so vzťahom k škálovaniu hmoty, ktorý sa vyskytuje v mesiacoch našej slnečnej sústavy. Zatiaľ čo Zem a Pluto majú v porovnaní s veľkosťami planét veľké mesiace, plynní obri slnečnej sústavy majú podľa ich údajov mesiace bližšie k 0,01 až 0,03 percenta veľkosti planét. Laboratórium planetárnej obývateľnosti na univerzite v Portoriku.

Predchádzajúce teórie predpovedali, že tento vzťah by sa mal rozšíriť do väčších svetov, pričom sa zdá, že vylučuje existenciu potenciálneho exomesiaca. Na druhej strane by mini-Neptún okolo vysoko hmotného hnedého trpaslíka alebo VLMS bol viac v súlade s týmto pomerom, povedal Heller. [Z čoho je Mesiac vyrobený? ]

„Ak je hlavným tranzitujúcim objektom hviezda s veľmi nízkou hmotnosťou a ak sa ukáže, že jeho spoločník veľkosti Neptúna skutočne existuje, potom by sme na obežnej dráhe okolo slnečnej hviezdy videli malú slnečnú sústavu približne vo vzdialenosti Zeme od Slnka. . To by bolo niečo samo o sebe! ' Povedal Heller.

Aj bez potenciálu obývateľného exomesiaca by mohla malá slnečná sústava pomôcť vedcom pochopiť, ako sa formujú svety, povedal.

'Ak by primárnym [objektom] bol [hnedý trpaslík] ​​alebo VLMS s veľkým spoločníkom, potom by to predstavovalo fascinujúci most medzi tvorbou planét okolo hviezd a tvorbou mesiaca okolo obrovských planét,' povedal Heller.

Heller zverejnil svoj výskum na serveri server predtlače arXiv .

Umelec

Umelecký obraz obrovského mesiaca obiehajúceho ešte väčšiu planétu.(Obrazový kredit: NASA/JPL-Caltech)

Zrodenie mesiacov

S odhadmi mesiaca a planéty - alebo hviezdy - v rukách sa Heller rozhodol pozrieť sa na to, ako mohol mesiac vzniknúť.

'Mesiace v slnečnej sústave slúžia ako stopa formovania a vývoja ich hostiteľských planét,' povedal v novom dokumente. 'Dá sa teda očakávať, že objav mesiacov okolo extrasolárnych planét by mohol poskytnúť zásadne nové pohľady na vznik a vývoj exoplanét, ktoré nemožno získať iba pozorovaním exoplanét.'

S ohľadom na to Heller použil na nový potenciálny exomon tri rôzne modely tvorby mesiaca v slnečnej sústave.

Najprv bol model nárazu, ktorý popisuje, ako si to vedci myslia Vytvoril sa zemský mesiac . Keď pred miliardami rokov narazilo na Zem veľké telo, úlomky vytesané z planéty vytvorili nového spoločníka. Podľa Hellera je jednou z charakteristických vlastností tohto modelu vysoký pomer veľkosti satelitov k planétam. Aj keď by veľká veľkosť navrhovaného mesiaca v porovnaní s jeho hostiteľom bola v súlade s nárazom, vyjadril znepokojenie nad tým, že hmotnosť hostiteľskej planéty alebo hviezdy je oveľa väčšia ako hmotnosť ktorejkoľvek planéty v slnečnej sústave Zeme.

V druhom modeli tvorby mesiaca sa vyvíjajú z plynu a prachu, ktoré zostali po narodení planéty, a takto sa údajne formovala väčšina mesiacov plynných obrov. Pomer zmenšovania hmotnosti, ktorý udržuje mesiace oveľa menšie ako ich planéty, je prirodzeným výsledkom tvorby mesiaca, ku ktorému dochádza v prostredí bez hladín plynu okolo dokončenej planéty, napísal Heller v príspevku. Ten istý vzťah robí túto formačnú metódu nepravdepodobnou, povedal.

'Ak sa dá potvrdiť spoločník okolo Keplera 1625 b a oba objekty môžu byť validované ako plynno-obrovské objekty, potom by bolo ťažké pochopiť, ako by sa tieto dve plynné planéty mohli vytvoriť buď obrovským nárazom, alebo in-situ nárastom na ich súčasné dráhy okolo hviezdy, “napísal Heller.

Zostáva možnosť, že vzdialený svet zachytil objekt veľkosti Neptúna. Neptúnov mesiac, Triton a oba marťanské mesiace predpokladá sa, že sa vytvorili týmto spôsobom. Exomesor sa mohol pôvodne vytvoriť so spoločníkom veľkosti Zeme, než ho z neho odtiahla gravitácia väčšieho predmetu, povedal Heller. Zistil, že zachytenie objektu s hmotnosťou Neptúna Keplerom 1625 b je možné na aktuálnom mieste planéty.

Napriek tomu, hoci je takéto zachytenie v zásade možné, Heller pre Space.com tvrdí, že si myslí, že scenár je „veľmi nepravdepodobný“.

A hoci sa vedci v súčasnosti držia týchto troch rôznych scenárov tvorby Mesiaca pre planéty okolo Slnka Zeme, neznamená to, že by sa prírodné satelity nemohli vytvoriť iným spôsobom, povedal Heller.

'Je možné, že tento systém sa skutočne vytvoril mechanizmom, ktorý sme v slnečnej sústave nevideli,' povedal Heller.

Navrhol alternatívnu teóriu podobnú teórii vzniku obrovských planét, v ktorej tieto dva objekty začínali ako binárny systém skalnatých planét. Dvojica mohla čerpať plyn z disku zvyškového materiálu, podobne ako pri procese vzniku obrovských planét, pričom budúca planéta spotrebuje viac plynu ako jej budúci mesiac. Varoval, že ide o špekulácie a že tieto dva objekty nemusia byť stabilné počas dlhých časových období.

Napriek tomu, ak je exomesún veľkosti Neptúna okolo Keplera 1625 b skutočný, nový systém by mohol poskytnúť zaujímavý pohľad na tvorbu mesiaca mimo slnečnej sústavy, povedal Heller.

Údaje Keplera nie sú jediným dostupným výskumom. V októbri sa Teachey a Kipping pozreli na systém pomocou Hubbla. Výsledky týchto pozorovaní by mali byť oznámené čoskoro.

Do tej doby to však s potenciálnym exomesákom nevyzerá dobre.

'Mimoriadne tvrdenie o exomúne nie je podložené mimoriadnymi dôkazmi,' povedal Heller.

Sledujte Nola Taylor Redd na @NolaTRedd , Facebook alebo Google+ . Sledujte nás na @Spacedotcom , Facebook alebo Google+ . Pôvodne uverejnené dňa Space.com .