Umjetnička slika zemaljskog egomona koji kruži oko planeta divovskog plina.
(Slika: © NASA / JPL-Caltech)
Prošlog ljeta znanstvenici su objavili da su otkrili što bi mogao biti prvi mjesec koji je uočen izvan Sunčevog sustava. No, nova istraživanja o navodnoj evoluciji Mjeseca dovode u pitanje njegovo postojanje.
Ako postoji, Mjesec je najvjerojatnije veliki objekt veličine Neptuna koji kruži oko još većeg planeta-plina-diva. No, neustrašivi sustav opterećuje razumijevanje kako se mogao formirati, rekli su istraživači.
U srpnju 2017. znanstvenici su nevoljko najavili moguće otkriće egzoona. Planeta kandidatkinja identificirana od NASA-inog teleskopa Kepler otkrila je usporavanje natapanja u svjetlu koje struji iz zvijezde planete, sugerirajući mogućnost mjeseca. Nakon što je lovac na ekomoone, David Kipping, sa sveučilišta Columbia u New Yorku, zatražio vrijeme na svemirskom teleskopu Hubble da nadgleda neobične aktivnosti, razne su medijske kuće istražile istraživanje. To je navelo Kippinga i Columbijinog Alexa Teacheya, vodećeg znanstvenika na potencijalnom otkriću, najave mogućnosti prvog viđenja egzoona.
René Heller, astrofizičar s Instituta Max Planck u Njemačkoj, iskoristio je priliku za samostalnu analizu Keplerovih podataka. Uz ispijanje raspona veličine za potencijalni mjesec, Kepler 1625 b-i, istražio je i njegove moguće načine formiranja. [Najintrigantnija otkrića vanzemaljskih planeta 2017.]
"Ispada da Kepler 1625 b-i u stvari nije dobar kandidat za exomoon", rekao je Heller za Space.com e-poštom, ističući kako je izvorni istraživački tim rekao da su samo Keplerovi podaci dvosmisleni. (Zbog toga su planirali da nastave pomoću svemirskog teleskopa Hubble.) Veliki dio problema proizlazi iz činjenice da je matična zvijezda toliko udaljena od Zemlje da izgleda slabo, što rezultira lošom kvalitetom podataka, rekao je Heller.
"Suština je da je Kepler 1625 b-i jedan od najboljih kandidata exomoona do sada, ali još uvijek nije dobar kandidat", rekao je Heller.
"Maleni sunčani sustav"
U Zemljinom sunčevom sustavu mjesečevi su prilično uobičajeni; samo Merkur i Venera nemaju kamenite ili ledene satelite. Dok je većina Mjesečevih Sunčevog sustava neugodna za život onakav kakav znamo, tri su potencijalno useljiva. Jupiterova Europa sadrži tekući ocean ispod mjesečeve ledene kore. Oko Saturna, ledeni mjesec Enceladus također je smješten ocean, dok zamrljani Titan ima jezera metana i etana koji su mogli omogućiti stvaranje drugačijeg života od onoga na Zemlji. Dakle, jedini životni planet Sunčevog sustava (Zemlja) je višestruko veći od mjesečevih stanja sustava.
To bi moglo značiti dobre vijesti za one koji traže život na mjesecima oko drugih zvijezda. Čak i ako je nekoliko planeta sposobno ugostiti život onakvim kakvim ga poznajemo, mogle bi se pokazati da su njihovi Mjeseci pogodni za život, rekao je Heller.
"Što se tiče izazova, očekuju se da će Mjeseci biti znatno manji i lakši od svojih planeta", rekao je Heller. "To jednostavno saznajemo iz promatranja mjeseca Sunčevog sustava."
Budući da je objekte veće mase ili polumjera lakše naći izdaleka, bilo da su planeti ili luni, to čini prirodne satelite teže uočiti, rekao je Heller.
Kad Kepler lovi planete, to čini promatrajući kako svjetlost struji iz neke zvijezde u onome što znanstvenici nazivaju svjetlosnom krivuljom. (Kepler nije proučavao jednu zvijezdu u isto vrijeme, nego je umjesto toga proučavao hiljade zvijezda odjednom.) Kada se planet kreće između svoje zvijezde i Zemlje, svjetlost zvijezde se smanjuje, što omogućava istraživačima da utvrde veličinu planeta. Istraživači promatraju više prolaza kako bi utvrdili koliko dugo treba planeti da kruži oko svoje zvijezde.
Ono što su izvorni istraživači primijetili kod jednog objekta, Kepler 1625. b., Bilo je da sadrži čudan sekundarni namot. Heller je upotrijebio javno dostupni skup podataka iz Keplera kako bi proučio tri tranzita objekta veličine Jupitera koji se kreću preko zvijezde, zajedno s nekim wiggles-om koji je mogao biti uzrokovan mjesecom koji je okruživao objekt.
"Ako i samo ako te dodatne wiggle stvarno proizlaze iz Mjeseca, tada je moguće izvući masu i polumjer i planeta i Mjeseca iz dinamike sustava planeta-Mjesec koji se može izvesti iz krivulje svjetlosti , "Rekao je Heller.
Heller je utvrdio da bi masivni objekt mogao biti bilo koji od planete malo masivnije od Saturna do smeđeg patuljka, gotovo zvijezde koja nije dovoljno masivna da upali fuziju u svojoj jezgri ili čak vrlo male zvijezde male mase (VLMS) što je desetina mase sunca. Predloženi Mjesec mogao bi biti u rasponu od zemaljskog satelita za masu plina do pratilaca stijena i voda bez atmosfere.
Heller je zaključio da egzoon mase Neptuna oko divovskog planeta ili smeđi patuljak male mase neće odgovarati odnosu odnosa skaliranja mase koji se nalaze u mjesecima našeg Sunčevog sustava. Dok su Zemlja i Pluton u velikim mjesečevima u usporedbi s veličinama planeta, plinski divovi Sunčevog sustava imaju mjesece bliže 0,01 do 0,03 posto veličina planeta, prema laboratoriji za planetarnu stambenost na Sveučilištu u Portoriku.
Ranije teorije predviđale su da bi se ta veza trebala proširiti i na veće svjetove, izgleda da isključuje postojanje potencijalnog egomona. S druge strane, mini-Neptun oko smeđe patuljke velike mase ili VLMS bio bi više u skladu s tim omjerom, rekao je Heller. [Od čega se proizvodi Mjesec?]
"Ako je primarni tranzitni objekt zvijezda vrlo male mase i ako se ispostavi da njegov pratitelj veličine Neptuna zapravo postoji, tada bismo u orbiti vidjeli sićušni solarni sustav oko zvijezde slične suncu, otprilike na udaljenosti Zemlje od sunca . Ovo bi bilo nešto samo od sebe! " Rekao je Heller.
Čak i bez mogućnosti za nastanak egzoona, maleni Sunčev sustav mogao bi pomoći znanstvenicima da shvate kako se formiraju svjetovi, rekao je.
"Ako je primarni [objekt] ili [smeđi patuljak] ili VLMS s velikim pratiteljem, onda bi to predstavljalo fascinantan most između planetarne formacije oko zvijezda i stvaranja mjeseca oko ogromnih planeta", rekao je Heller.
Heller je svoje istraživanje objavio na arXiv poslužitelju pretiska.
Rođenje mjeseca
S procjenama mjeseca i planeta - ili zvijezde - Heler je odlučio pogledati kako se Mjesec mogao formirati.
"Mjeseci u Sunčevom sustavu služe kao traktori formiranja i evolucije planeta njihovih domaćina", rekao je u novom radu. "Stoga se može očekivati da bi otkriće Mjeseca oko ekstrasolarnih planeta moglo pružiti fundamentalno novi uvid u stvaranje i evoluciju egzoplaneta koji se ne mogu dobiti samo opažanjima egzoplaneta."
Imajući to u vidu, Heller je primijenio tri različita modela stvaranja mjeseca u Sunčevom sustavu na novi potencijalni eksoon.
Prvo se pokazao model utjecaja, koji opisuje kako znanstvenici misle da se oblikovao Zemljin mjesec. Kad se veliko tijelo zakucalo na Zemlju prije nekoliko milijardi godina, krhotine isklesane s planete stvorile su novog pratitelja. Prema Helleru, jedna osebujna karakteristika ovog modela je visoki omjer satelita i planeta. Iako bi velika veličina predloženog Mjeseca u usporedbi s domaćinom bila u skladu s utjecajem, on je izrazio zabrinutost da je masa planeta ili zvijezde domaćina daleko veća od mase bilo kojeg planeta u Zemljinom Sunčevom sustavu.
U drugom modelu formiranja mjeseca razvijaju se od plina i prašine preostale nakon rođenja planeta, i tako se smatra da je većina luna plinskih divova nastala. Omjer skaliranja mase koji drži Mjesečeve toliko manje od njihovih planeta prirodni je ishod nastajanja Mjeseca u okruženju izgladnjelog plina oko kompletiranog planeta, napisao je Heller u radu. Isti odnos čini ovu metodu tvorbe malo vjerojatnom, rekao je.
"Ako se pratitelj oko Keplera 1625 b može potvrditi i oba objekta mogu biti potvrđena kao plinoviti objekti, tada bi bilo teško razumjeti kako bi se te dvije plinske planete mogle stvoriti ili kroz ogromni udar ili na licu mjesta njihove trenutne orbite oko zvijezde ", napisao je Heller.
Preostala mogućnost je da je daleki svijet zarobio objekt veličine Neptuna. Smatra se da su na taj način nastali Neptunov mjesec, Triton i obje Marsove mjesečine. Exomoon je mogao izvorno nastati s pratiteljem veličine Zemlje, prije nego što ga se gravitacija većeg objekta odvukla od njega, rekao je Heller. Utvrdio je da je moguće snimanje objekta mase Neptuna pomoću Keplera 1625 b na trenutnoj lokaciji planeta.
Ipak, iako je takvo hvatanje u načelu moguće, Heller je za Space.com rekao kako misli da je scenarij "vrlo malo vjerojatan".
I iako se znanstvenici trenutačno drže ta tri različita scenarija formiranja mjeseca za planete oko sunčevog Zemlje, to ne znači da prirodni sateliti ne bi mogli formirati drugi način, rekao je Heller.
"Moguće je da se ovaj sustav zapravo stvorio mehanizmom koji nismo vidjeli u Sunčevom sustavu", rekao je Heller.
Predložio je alternativnu teoriju, sličnu onoj o formiranju planeta divova, u kojoj su dva objekta započela kao binarni sustav stjenovitih planeta. Par je mogao izvući plin iz diska preostalog materijala, poput postupka na kojem se formiraju divovske planete, pri čemu će budući planet trošiti više plina nego što bi mogao biti njegov mjesec. Upozorio je da se radi o nagađanjima i da dva objekta možda neće biti stabilna tijekom dugog vremenskog raspona.
Ipak, ako je egzoon veličine Neptuna oko Keplera 1625 b stvaran, novi sustav mogao bi pružiti intrigantan pogled na stvaranje mjeseca izvan Sunčevog sustava, rekao je Heller.
Kepler podaci nisu jedino dostupno istraživanje. U listopadu su Teachey i Kipping pregledali sustav pomoću Hubblea. Rezultati tih opažanja trebali bi biti uskoro objavljeni.
Do tada, međutim, stvari ne izgledaju dobro za potencijalni ekomonik.
"Izvanredna tvrdnja egzoona nije potkrijepljena izvanrednim dokazima za to", rekao je Heller.
