Umělecký obraz exomoonu podobného Zemi obíhajícího obří plynovou planetu.
(Obrázek: © NASA / JPL-Caltech)
Minulé léto vědci oznámili, že našli, co by mohl být první měsíc, který bude spatřen mimo sluneční soustavu. Ale nový výzkum vývoje předpokládaného měsíce zpochybňuje jeho existenci.
Pokud existuje, měsíc je s největší pravděpodobností velkým objektem Neptunu obíhajícím ještě větší planetu obřích plynů. Ale těžkopádný systém zatěžuje pochopení toho, jak se může vytvořit, uvedli vědci.
V červenci 2017 vědci neochotně oznámili možný objev exomoonu. Kandidátská planeta identifikovaná Keplerovým dalekohledem NASA odhalila ve světelném toku z planety hvězdy odkleslé poklesy, což naznačuje možnost měsíce. Poté, co lovec exomoonů David Kipping z University of Columbia University v New Yorku požádal o čas na Hubbleův vesmírný dalekohled, aby sledoval neobvyklou aktivitu, výzkum provedl průzkum různých médií. To vedlo Kippinga a Columbiovu Alex Teachey, vedoucího vědce k potenciálnímu objevu, k oznámení možnosti prvního pozorování exomoonu.
René Heller, astrofyzik z institutu Maxe Plancka v Německu, využil příležitosti k samostatné analýze Keplerových dat. Kromě škádlení rozsahu velikostí pro potenciální měsíc Kepler 1625 b-i, také prozkoumal jeho možné formační metody. [Nejzajímavější objevy mimozemské planety 2017]
„Ukazuje se, že Kepler 1625 b-i ve skutečnosti není dobrým kandidátem na exomoon,“ řekl Heller e-mailem Space.com e-mailem a zdůraznil, že původní výzkumný tým uvedl, že samotná Keplerova data byla dvojznačná. (Proto plánovali sledovat pomocí Hubbleova kosmického dalekohledu.) Velká část problému pramení ze skutečnosti, že mateřská hvězda je tak daleko od Země, že se zdá být matná, což má za následek špatnou kvalitu dat, řekl Heller.
„Pointa je, že Kepler 1625 b-i je zatím jedním z nejlepších kandidátů na exomoon, ale stále to není dobrý kandidát,“ řekl Heller.
"Malá sluneční soustava"
V sluneční soustavě Země jsou měsíce poměrně běžné; pouze Merkur a Venuše nemají žádné skalnaté ani ledové satelity. Zatímco většina měsíců naší sluneční soustavy je k životu nehostinná, jak ji známe, tři jsou potenciálně obyvatelné. Jupiterova Evropa obsahuje tekutý oceán pod ledovou kůrou měsíce. Kolem Saturn, ledový měsíc Enceladus také hostí oceán, zatímco smogovaný Titan má jezera metanu a etanu, která by mohla umožnit vytvoření jiného druhu života než na Zemi. Takže jediná obyvatelná planeta (Země) sluneční soustavy je převyšována potenciálně obývatelnými měsíci systému.
To by mohlo znamenat dobrou zprávu pro ty, kteří hledají život na měsících kolem jiných hvězd. I když jen málo planet je schopno pojmout život tak, jak ho známe, jejich měsíce by se mohly ukázat jako obyvatelné, řekl Heller.
"Na náročné straně se očekává, že měsíce budou výrazně menší a lehčí než jejich planety," řekl Heller. "To je prostě to, co se učíme z pozorování měsíců sluneční soustavy."
Protože objekty s větší hmotností nebo poloměrem jsou z dálky snadnější najít, ať už jsou to planety nebo měsíce, což zjišťuje, že přírodní satelity je těžší najít, Heller řekl.
Když Kepler loví planety, dělá tak sledováním proudu světla z hvězdy v tom, co vědci nazývají světelnou křivkou. (Kepler nestudoval jednu hvězdu najednou, ale místo toho zkoumal tisíce hvězd najednou.) Když se planeta pohybuje mezi svou hvězdou a Zemí, její hvězdné světlo se ztmavuje, což vědcům umožňuje určit velikost planety. Vědci pozorují několikanásobné průchody, aby určili, jak dlouho trvá, než planeta obíhá kolem své hvězdy.
To, co si původní vědci všimli o jednom objektu, Kepler 1625 b, bylo, že obsahovalo podivný sekundární pokles. Heller použil veřejně dostupná datová sada od Keplera ke studiu tří tranzitů objektu velikosti Jupitera, který se pohyboval přes hvězdu, spolu s některými wiggly, které mohly být způsobeny měsícem obíhajícím kolem objektu.
„Pokud a pouze v případě, že tyto další kroutí skutečně pramení z Měsíce, je možné odvodit hmotnost a poloměr planety i Měsíce z dynamiky systému planeta-měsíc, který lze odvodit ze světelné křivky. "Heller řekl."
Heller rozhodl, že masivním objektem může být cokoli od planety o něco masivnější než Saturn až po hnědého trpaslíka, téměř hvězdu, která není dost masivní na to, aby vznítila fúzi v jejím jádru, nebo dokonce velmi nízkou hmotu (VLMS), která je desetina hmotnosti slunce. Navrhovaný měsíc se mohl pohybovat od zemského plynového satelitu po společníka skal a vody bez atmosféry.
Heller dospěl k závěru, že exoton s hmotností Neptunů kolem obří planety nebo nízkohmotného hnědého trpaslíka by se neshodoval s masovým měřítkem nalezeným v měsících naší sluneční soustavy. Zatímco Země i Pluto mají velké měsíce ve srovnání s velikostmi planet, plynové giganty sluneční soustavy mají měsíce blíže k 0,01 až 0,03 procentům velikostí planet, podle Laboratoře pro planetární obyvatelstvo na Univerzitě v Portoriku.
Předchozí teorie předpovídaly, že tento vztah by se měl rozšířit do větších světů a zdá se, že vylučuje existenci potenciálního exomoonu. Na druhé straně by měl být mini-Neptun kolem velkého masového hnědého trpaslíka nebo VLMS více v souladu s tímto poměrem, řekl Heller. [Z čeho je měsíc vyroben?]
"Pokud je primárním tranzitním objektem hvězda s velmi nízkou hmotností a pokud se ukáže, že její společník velikosti Neptunu skutečně existuje, pak bychom viděli malou sluneční soustavu na oběžné dráze kolem hvězdy podobné Slunci přibližně ve vzdálenosti Země od Slunce." "To by bylo něco samo o sobě!" Řekl Heller.
Dokonce i bez potenciálu pro obyvatelnou exomoon, by malá sluneční soustava mohla vědcům pomoci pochopit, jak se formují světy, řekl.
"Kdyby byl primárním [objektem] buď [hnědý trpaslík] nebo VLMS s velkým společníkem, pak by to představovalo fascinující most mezi formací planety kolem hvězd a formací měsíce kolem obřích planet," řekl Heller.
Heller zveřejnil svůj výzkum na předtiskovém serveru arXiv.
Zrození měsíců
S odhady měsíce a planety - nebo hvězdy - v ruce se Heller rozhodl podívat, jak se mohl měsíc vytvořit.
"Měsíce ve sluneční soustavě slouží jako indikátory vzniku a vývoje jejich hostitelských planet," uvedl v novém dokumentu. "Lze tedy očekávat, že objevení měsíců kolem mimomolárních planet by mohlo přinést zásadně nové pohledy na vznik a vývoj exoplanet, které nelze získat pouze pozorováním exoplanet."
S ohledem na toto Heller použil tři nové modely formace měsíce ve sluneční soustavě na novou potenciální exomoon.
Nejprve byl proveden nárazový model, který popisuje, jak si vědci myslí, že se vytvořil Měsíc Země. Když před miliardami let narazilo na Zemi velké tělo, trosky vytesané z planety vytvořily nového společníka. Podle Hellera je jednou zvláštností tohoto modelu vysoký poměr satelitů k planetám. Zatímco velká velikost navrhovaného měsíce ve srovnání s jeho hostitelem by byla v souladu s dopadem, vyjádřil znepokojení, že hmotnost hostitelské planety nebo hvězdy byla mnohem vyšší než jakákoli planeta v sluneční soustavě Země.
Ve druhém modelu formace měsíce se vyvíjejí z plynu a prachu, který zbyl po narození planety, a tak se podle všeho vytvořila většina měsíců plynových obrů. Poměr měřítka hmoty, který udržuje měsíce tak mnohem menší, než jejich planety, je přirozeným výsledkem tvorby měsíce, ke kterému dochází v prostředí s hladem plynu kolem dokončené planety, napsal Heller v novinách. Stejný vztah činí tuto formační metodu nepravděpodobnou, řekl.
"Pokud společník kolem Kepler 1625 b může být potvrzen a oba objekty mohou být validovány jako plyno-obří objekty, pak by bylo obtížné pochopit, jak by se tyto dvě plynové planety mohly tvořit buď obrovským nárazem nebo in-situ akrecí na jejich současné oběžné dráhy kolem hvězdy, “napsal Heller.
Zbývající možnost je, že vzdálený svět zachytil objekt velikosti Neptun. Neptunův Měsíc, Triton a oba marťanské měsíce jsou považovány za vytvořené tímto způsobem. Exomoon mohl původně vzniknout s doprovodem Země, než byl od něj odtažen gravitací většího objektu, řekl Heller. Zjistil, že zachycení objektu Neptunovy hmoty Keplerem 1625 b je možné na současném místě planety.
Přesto, zatímco takové zachycení je v zásadě možné, Heller řekl Space.com, že si myslí, že scénář je „velmi nepravděpodobný“.
A přestože vědci v současné době drží planety kolem Slunce Země, neznamená to, že by přírodní satelity nemohly tvořit jinou cestu, řekl Heller.
„Je možné, že se tento systém vytvořil mechanismem, který jsme ve sluneční soustavě neviděli,“ řekl Heller.
Navrhl alternativní teorii podobnou teorii obří planety, ve které oba objekty začínaly jako binární systém skalnatých planet. Dvojice mohla odebírat plyn z disku zbytkového materiálu, jako je proces, kterým se vytvářejí obří planety, s tím, že budoucí planeta spotřebovává více plynu, než by byl jeho budoucí měsíc. Varoval, že se jednalo o spekulace a že tyto dva objekty nemusí být stabilní po dlouhou dobu.
Přesto, pokud je Neptun ve velikosti Kepler 1625 b skutečný, nový systém by mohl poskytnout zajímavý pohled na tvorbu měsíce mimo sluneční soustavu, řekl Heller.
Keplerova data nejsou jediným dostupným výzkumem. V říjnu se Teachey a Kipping podívali na systém pomocí Hubble. Výsledky těchto pozorování by měly být oznámeny brzy.
Do té doby však věci pro potenciální exomoon nevypadají dobře.
"Mimořádný požadavek exomoonu není podložen mimořádnými důkazy," řekl Heller.
