Taiteilijan kuva maapallomaisesta eksomoonista, joka kiertää kaasu jättiläinen planeetta.
(Kuva: © NASA / JPL-Caltech)
Viime kesänä tutkijat ilmoittivat löytäneensä, mikä voisi olla ensimmäinen kuu, joka havaittiin aurinkokunnan ulkopuolella. Mutta uusi tutkimus oletetun kuun evoluutiosta asettaa kyseenalaiseksi sen olemassaolon.
Jos sitä on, kuu on todennäköisesti suuri, Neptunuksen kokoinen esine, joka kiertää vielä suurempaa kaasu-jättiläinen planeetta. Mutta hankala järjestelmä rasittaa ymmärrystä siitä, kuinka se on ehkä muodostunut, tutkijat ovat sanoneet.
Heinäkuussa 2017 tutkijat ilmoittivat vastahakoisesti eksomoonin mahdollisesta löytämisestä. NASA: n Kepler-kaukoputken tunnistama ehdokasplaneetta paljasti planeetan tähdestä virtaavassa valossa kaltevan pisaran, joka viittaa kuun mahdollisuuteen. Sen jälkeen kun ulkomailijametsästäjä David Kipping New Yorkin Columbian yliopistosta pyysi Hubble-avaruus teleskoopissa aikaa seurata epätavallista toimintaa, eri tiedotusvälineet koettivat tutkimusta. Tämä johti Kippingin ja Columbian potentiaalisen löytön johtavan tutkijan Alex Teacheyn ilmoittamaan mahdollisuudesta saada eksomooni ensimmäistä kertaa.
Saksalaisen Max Planck -instituutin astrofysiikka René Heller käytti tilaisuutta analysoida Keplerin tietoja itsenäisesti. Sen lisäksi, että hän kiusasi potentiaalisen kuun, Kepler 1625 b-i -kokoaluetta, hän tutki myös sen mahdollisia muodostustapoja. [Vuoden 2017 mielenkiintoisimmat ulkomaalaisten planeettatutkimukset]
"Osoittautuu, että Kepler 1625 b-i ei oikeastaan ole hyvä ehdokas eksomooniin", Heller kertoi Space.comille sähköpostitse huomauttaen, että alkuperäisen tutkimusryhmän mukaan yksin Keplerin tiedot olivat moniselitteisiä. (Siksi he suunnittelivat seurantaa Hubble-avaruusteleskoopilla.) Suuri osa ongelmasta johtuu siitä, että perustähti on niin kaukana maapallosta, että se näyttää himmeältä, mikä johtaa heikkoon tiedon laatuun, Heller sanoi.
"Tärkeintä on, että Kepler 1625 b-i on yksi parhaista exomoon-ehdokkaista toistaiseksi, mutta se ei silti ole hyvä ehdokas", Heller sanoi.
"Pieni aurinkokunta"
Maan aurinkojärjestelmässä kuut ovat melko yleisiä; vain Mercurylla ja Venuksella ei ole kivisiä tai jäisiä satelliitteja. Vaikka suurin osa aurinkokuntamme kuista on vääriä elämää sellaisena kuin me sen tiedämme, kolme ovat mahdollisesti asuttavia. Jupiterin Europa sisältää nestemäisen valtameren kuun jäisen kuoren alla. Saturnuksen ympärillä, jäinen kuu Enceladus isännöi myös valtamerta, kun taas savuisella Titanilla on metaani- ja etaanijärviä, jotka olisivat voineet muodostaa erilaisen elämän tyypin kuin maan päällä. Joten aurinkokunnan ainoa asuttava planeetta (Maa) on järjestelmän potentiaalisesti asuttavien kuukausien lukumäärä.
Se voisi tarkoittaa hyviä uutisia niille, jotka etsivät elämää kuuilla muiden tähtijen ympärillä. Vaikka muutama planeetta kykenee pitämään elämää sellaisena kuin me sen tiedämme, heidän kuunsa voivat osoittautua asuttaviksi, Heller sanoi.
"Haastavalta puolelta kuut odotetaan olevan huomattavasti pienempiä ja kevyempiä kuin heidän planeettaansa", Heller sanoi. "Se on vain sitä, mitä opimme havainnoista aurinkokunnan kuista."
Koska esineitä, joilla on suurempi massa tai säde, on helpompi löytää kaukaa, olivatpa ne sitten planeettoja tai kuita, mikä tekee luonnollisista satelliiteista vaikeamman havaita, Heller sanoi.
Kun Kepler metsästää planeettoja, se tekee niin tarkkailemalla tähden valoa, jota tutkijat kutsuvat valokäyräksi. (Kepler ei tutkinut yhtä tähtiä kerrallaan, vaan tutki sen sijaan tuhansia tähtiä kerralla.) Kun planeetta siirtyy tähden ja maan välillä, tähden valo himmenee, jolloin tutkijat voivat määrittää planeetan koon. Tutkijat tarkkailevat useita kulkuja määrittääkseen, kuinka kauan planeetalla kulkee kiertääkseen tähtiään.
Alkuperäiset tutkijat huomasivat yhdestä esineestä, Kepler 1625 b: stä, että se sisälsi omituisen toissijaisen upotuksen. Heller käytti Keplerin julkisesti saatavilla olevaa tietojoukkoa tutkimaan tähden yli liikkuvan Jupiter-koon esineen kolmea siirtoa yhdessä joidenkin keikutusten kanssa, jotka aiheuttivat esineestä kiertävän kuun.
"Jos ja vain jos nämä ylimääräiset kehykset todella johtuvat kuusta, niin planeetan ja kuun massa ja säde voidaan johtaa johdettaessa planeetta-kuu-järjestelmän dynamiikasta, joka voidaan johtaa valokäyrästä ", Heller sanoi.
Heller päätteli, että massiivinen esine voi olla mikä tahansa planeetalta, joka on hieman massiivisempi kuin Saturnus, ruskeaan kääpiöön, melkein tähti, joka ei ole riittävän massiivinen sytyttämään fuusio ytimessä, tai jopa erittäin pienmassatähden (VLMS), joka on kymmenesosa auringon massasta. Ehdotettu kuu voisi vaihdella maapallon massasatelliittista kallio- ja vesipartneriin ilman ilmakehää.
Heller päätteli, että Neptunuksen massan eksomoni jättiläisen planeetan tai pienimassan ruskean kääpiön ympärillä ei vastaisi aurinkokunnan kuutamme massa-asteikko-suhdetta. Vaikka maapallolla ja Plutolla on molemmat suuret kuukaudet planeettojen kokoon verrattuna, aurinkokunnan kaasujättiläillä on kuita, jotka ovat lähempänä 0,01 - 0,03 prosenttia planeettojen kooista, Puerto Ricon yliopiston planeettojen asettavuuslaboratorion mukaan.
Aiemmat teoriat ennustivat, että tämän suhteen tulisi ulottua laajempiin maailmoihin, näyttäen sulkevan pois mahdollisen eksomoonin olemassaolon. Toisaalta, pieni Neptunus suuren massan ruskean kääpiön tai VLMS: n ympärillä olisi enemmän tämän suhteen mukainen, Heller sanoi. [Mistä kuu on tehty?]
"Jos ensisijainen kauttakulkukohde on erittäin pieni massa tähti ja jos sen Neptuunen kokoinen seuralainen osoittautuu tosiasiallisesti olevan olemassa, niin me näkisimme pienen aurinkokunnan kiertoradalla aurinkoisen tähden ympärillä maapallon etäisyydellä auringosta "Tämä olisi jotain sellaista!" Heller sanoi.
Pieni aurinkokunta voisi auttaa tutkijoita ymmärtämään maailmojen muodostumista, vaikka hänellä ei olisi mahdollisuuksia asuttavaan eksomooniin, hän sanoi.
"Jos ensisijainen [kohde] olisi joko [ruskea kääpiö] tai VLMS, jolla on suuri seuralainen, niin tämä edustaa kiehtovaa siltaa planeetan muodostumisen välillä tähtiä ympäröivän ja kuun muodostumisen välillä jättiläisten planeettojen ympärillä", Heller sanoi.
Heller lähetti tutkimuksensa arXiv-esipainatuspalvelimelle.
Kuukausien syntymä
Arvioidessaan kuu ja planeetta - tai tähti - kädessä, Heller päätti tarkastella miten kuu olisi voinut muodostua.
"Aurinkokunnan kuut toimivat jäljittäjinä isäntä planeettojen muodostumisesta ja evoluutiosta", hän sanoi uudessa lehdessä. "Voidaan siis odottaa, että kuukausien löytäminen ekstrasolaaristen planeettojen ympärille voisi antaa perustavanlaatuisesti uusia näkemyksiä eksoplaneettojen muodostumiseen ja kehitykseen, joita ei voida saada pelkästään eksoplaneettojen havainnoin."
Tätä silmällä pitäen Heller sovelsi kolmea erilaista kuunmuodostuksen mallia aurinkokunnassa uuteen potentiaaliseen eksomooniin.
Ensin oli iskumalli, joka kuvaa kuinka tutkijat ajattelevat, että Maan kuu muodostui. Kun suuri ruumis iski maahan miljardeja vuosia sitten, planeetalta veistetyt roskat loivat uuden seuralaisen. Hellerin mukaan eräs tämän mallin erityispiirre on satelliittien suuri suhde planeetoihin. Vaikka ehdotetun kuun suuri koko verrattuna isäntään olisi yhdenmukainen vaikutuksen kanssa, hän ilmaisi huolensa siitä, että isäntä planeetan tai tähden massa oli paljon korkeampi kuin minkään planeetan maapallon aurinkokunnassa.
Kuunmuodostumisen toisessa mallissa ne kehittyvät planeetan syntymän jälkeen jäljelle jääneestä kaasusta ja pölystä, ja näin useimpien kaasu jättiläisten kuiden ajatellaan muodostuneen. Massaskaalaussuhde, joka pitää kuut paljon pienempanä kuin heidän planeettaansa, on luonnollinen seuraus kuun muodostumisesta, joka tapahtuu kaasunälkäisessä ympäristössä valmiin planeetan ympärillä, Heller kirjoitti lehdessä. Sama suhde tekee tästä muodostumismenetelmästä epätodennäköisen, hän sanoi.
"Jos Kepler 1625 b: n ympärillä oleva kumppani voidaan vahvistaa ja molemmat esineet voidaan validoida kaasumaisiksi kohteiksi, olisi vaikea ymmärtää, kuinka nämä kaksi kaasuplaneettaa olisivat mahdollisesti muodostuneet joko jättiläismäisen iskun tai in-situ lisäyksen kautta heidän nykyiset kiertoradallaansa tähden ympäri ", Heller kirjoitti.
Jäljellä oleva mahdollisuus on, että kaukainen maailma valtasi Neptunuksen koon. Neptunuksen kuun, Tritonin ja molempien Marsin kuukkien uskotaan muodostuvan tällä tavalla. Exomoon olisi voinut alun perin muodostua maapallon kokoisen kumppanin kanssa, ennen kuin suuremman esineen painovoima veti sen pois, Heller sanoi. Hän päätti, että Kepler 1625 b: n avulla Neptunuksen joukko-esine voidaan vangita planeetan nykyiseen sijaintiin.
Vaikka tällainen sieppaaminen on periaatteessa mahdollista, Heller kertoi Space.comille, että hänen mielestään skenaario on "hyvin epätodennäköinen".
Ja vaikka tutkijat pitävät tällä hetkellä näitä kolmea erilaista kuunmuodostusskenaariota maapallon auringon ympärillä oleville planeetoille, se ei tarkoita, että luonnolliset satelliitit eivät voisi muodostaa toista tapaa, Heller sanoi.
"On mahdollista, että tämä järjestelmä todella muodostui sellaisen mekanismin kautta, jota emme ole nähneet aurinkokunnassa", Heller sanoi.
Hän ehdotti vaihtoehtoista teoriaa, joka olisi samanlainen kuin jättiläisten planeettojen muodostuminen, jossa nämä kaksi objektia alkoivat binaarisena kivisten planeettojen systeeminä. Pari olisi voinut ottaa kaasua jäljelle jäävän materiaalin levyltä, kuten prosessi, jolla jättiläiset planeetat muodostuvat, jolloin tuleva planeetta kuluttaa enemmän kaasua kuin sen tuleva kuu. Hän varoitti, että tämä oli spekulointia ja että nämä kaksi esinettä eivät ehkä ole vakaita pitkiä aikoja.
Silti, jos Neptunuksen kokoinen eksomoni Kepler 1625 b: n ympärillä on todellinen, uusi järjestelmä voisi tarjota kiehtovan välähdyksen kuun muodostumiseen aurinkokunnan ulkopuolella, Heller sanoi.
Keplerin tiedot eivät ole ainoita saatavilla olevia tutkimuksia. Lokakuussa Teachey ja Kipping tarkastelivat järjestelmää Hubblen avulla. Näiden havaintojen tulokset olisi ilmoitettava pian.
Siihen asti asiat eivät kuitenkaan näytä hyvältä mahdolliselle eksomoonille.
"Exomoonin satunnaista väitettä ei tueta siihen liittyvällä satunnaisilla todisteilla", Heller sanoi.
