Mākslinieka attēls ar Zemei līdzīgu eksomonu, kas riņķo ap gāzes giganta planētu.
(Attēls: © NASA / JPL-Caltech)
Pagājušajā vasarā zinātnieki paziņoja, ka ir atraduši, kas varētu būt pirmais mēness, kas pamanīts ārpus Saules sistēmas. Bet jaunie domājamā mēness evolūcijas pētījumi liek apšaubīt tā eksistenci.
Ja tas eksistē, visticamāk, mēness ir liels, Neptūna izmēra objekts, kas riņķo ap vēl lielāku gāzes giganta planētu. Tomēr pētnieki sacīja, ka šī sarežģītā sistēma apgrūtina izpratni par to, kā tā varētu būt izveidojusies.
2017. gada jūlijā zinātnieki negribīgi paziņoja par iespējamu eksomona atklāšanu. NASA Keplera teleskopā noteiktā planētas kandidāte atklāja vienpusējus gaismas kritumus gaismas plūsmā no planētas zvaigznes, kas liecina par mēness iespējamību. Pēc tam, kad exomoon mednieks Deivids Ķipings no Kolumbijas universitātes Ņujorkā pieprasīja laiku Habla kosmiskajā teleskopā, lai pārraudzītu neparasto darbību, dažādi plašsaziņas līdzekļi izmēģināja pētījumu. Tas lika Ķipingam un Kolumbijas potenciālajam atklājumam vadošajam zinātniekam Aleksam Teačijam paziņot par iespēju pirmo reizi redzēt eksomonu.
Renē Hellere, astrofiziķe no Maksima Planka institūta Vācijā, izmantoja izdevību patstāvīgi analizēt Keplera datus. Papildus potenciālā mēness Kepler 1625 b-i lieluma diapazona ķircināšanai viņš izpētīja arī tā iespējamās veidošanās metodes. [2017. gada visintriģējošākie svešzemju planētas atklājumi]
"Izrādās, ka Kepler 1625 b-i faktiski nav labs eksomona kandidāts," Hellers pavēstīja Space.com pa e-pastu, norādot, ka sākotnējā pētījumu komanda sacīja, ka Kepler dati vien ir neviennozīmīgi. (Tāpēc viņi plānoja sekot līdzi, izmantojot Habla kosmisko teleskopu.) Liela daļa problēmas rodas no tā, ka vecāku zvaigzne atrodas tik tālu no Zemes, ka tā šķiet blāva, kā rezultātā ir slikta datu kvalitāte, sacīja Hellers.
"Galvenais ir tas, ka Kepler 1625 b-i ir viens no labākajiem eksomona kandidātiem līdz šim, taču tas joprojām nav labs kandidāts," sacīja Hellers.
"Maza saules sistēma"
Zemes Saules sistēmā mēness ir diezgan izplatīts; tikai Merkuram un Venērai nav ne akmeņainu, ne apledojušu satelītu. Kaut arī vairums mūsu Saules sistēmas pavadoņu ir neviesmīlīgi dzīvībai, kā mēs to zinām, trīs ir potenciāli apdzīvojami. Jupitera Europa satur šķidru okeānu zem Mēness apledojušās garozas. Ap Saturnu ledainā mēness Enceladus mājo arī okeāns, savukārt slapjajā Titānā ir metāna un etāna ezeri, kas varēja ļaut veidoties citam dzīvības veidam nekā tas ir uz Zemes. Tātad Saules sistēmas vienīgo apdzīvojamo planētu (Zeme) pārspēj sistēmas potenciāli apdzīvojamie mēneši.
Tas varētu nozīmēt labas ziņas tiem, kas meklē dzīvību pavadot pavadībā ap citām zvaigznēm. Pat ja dažas planētas spēj uzņemt dzīvi tādu, kādu mēs to zinām, viņu pavadoņi varētu izrādīties apdzīvojami, sacīja Hellers.
"Izaicinošajā pusē sagaidāms, ka pavadoņi būs ievērojami mazāki un vieglāki nekā viņu planētas," sacīja Hellers. "Tas ir vienkārši tas, ko mēs uzzinām no Saules sistēmas pavadoņu novērojumiem."
Tā kā priekšmetus ar lielāku masu vai rādiusu ir vieglāk atrast no tālienes, vai tie būtu planētas vai pavadoņi, tas padara dabiskos satelītus grūtāk pamanāmus, sacīja Hellers.
Kad Keplers medī planētas, tas tiek darīts, vērojot gaismas straumi no zvaigznes, ko zinātnieki sauc par gaismas līkni. (Keplers nepētīja vienu zvaigzni vienlaikus, bet tā vietā pārbaudīja tūkstošiem zvaigžņu uzreiz.) Kad planēta pārvietojas starp savu zvaigzni un Zemi, zvaigznes gaisma aptumšojas, ļaujot pētniekiem noteikt planētas lielumu. Pētnieki novēro vairākas caurlaides, lai noteiktu, cik ilgs laiks paiet planētas orbītā ap savu zvaigzni.
Sākotnējie pētnieki pamanīja par vienu objektu - Kepler 1625 b -, ka tajā bija dīvaina sekundārā iegremdēšana. Hellers izmantoja publiski pieejamo Keplera datu kopu, lai izpētītu trīs Jupitera izmēra objekta tranzītus, kas pārvietojas pāri zvaigznei, kā arī dažas parūkas, kuras varētu būt izraisījis mēness, kas riņķo ap objektu.
"Ja un tikai tad, ja šīs papildu parūkas patiešām rodas no Mēness, tad gan planētas, gan Mēness masu un rādiusu ir iespējams iegūt no planētas-mēness sistēmas dinamikas, ko var iegūt no gaismas līknes. , "Sacīja Hellers.
Hellers noteica, ka masīvs objekts var būt jebkas, sākot no planētas, kas ir nedaudz masīvāka par Saturnu, līdz pat brūnajam pundurim, gandrīz zvaigznei, kas nav tik masīva, lai aizdedzinātu saplūšanu tās kodolā, vai pat ļoti zema masas zvaigznei (VLMS), kas ir desmitā daļa saules masas. Ierosinātais mēness varētu būt no Zemes masas gāzes satelīta līdz klinšu un ūdens pavadoņam bez atmosfēras.
Hellers secināja, ka Neptūna masas eksomons ap milzu planētu vai mazu masu brūno punduri neatbilst masu mēroga attiecībām, kas atrodamas mūsu Saules sistēmas pavadoņos. Kaut arī Zemei un Plutonam ir lieli pavadoņi, salīdzinot ar planētu izmēriem, Saules sistēmas gāzes gigantu pavadoņi pavadoņi ir tuvāk 0,01 līdz 0,03 procentiem no planētu izmēriem, saskaņā ar Puertoriko Universitātes Planētu Habability laboratoriju.
Iepriekšējās teorijas paredzēja, ka šīm attiecībām vajadzētu attiekties arī uz lielākām pasaulēm, šķiet, ka tās izslēdz potenciālā eksomona esamību. No otras puses, mini Neptūns ap lielas masas brūno punduri vai VLMS vairāk atbilstu šai attiecībai, sacīja Hellers. [No kā izgatavots mēness?]
"Ja primārais tranzīta objekts ir ļoti maza svara zvaigzne un ja izrādās, ka tā Neptūna lieluma pavadonis patiešām pastāv, tad mēs redzētu niecīgu Saules sistēmu orbītā ap saulei līdzīgu zvaigzni aptuveni Zemes attālumā no saules . Tas būtu kaut kas pats par sevi! " Hellers teica.
Viņš teica, ka pat bez apdzīvojama eksomona potenciāla niecīgā Saules sistēma varētu palīdzēt zinātniekiem saprast, kā veidojas pasaule.
"Ja primārais [objekts] būtu vai nu [brūtais punduris], vai VLMS ar lielu pavadoni, tad tas būtu aizraujošs tilts starp planētas veidošanos ap zvaigznēm un mēness veidošanos ap milzu planētām," sacīja Hellers.
Hellers ievietoja savu pētījumu arXiv pirmsdrukas serverī.
Mēnešu dzimšana
Ar mēness un planētas - vai zvaigznes - aplēsēm rokās Hellers nolēma aplūkot, kā mēness būtu varējis veidoties.
"Mēneši Saules sistēmā kalpo kā viņu saimnieka planētu veidošanās un evolūcijas izsekošanas punkti," viņš teica jaunajā rakstā. "Tādējādi var gaidīt, ka pavadoņu atklāšana ap ekstrasolārajām planētām varētu sniegt principiāli jaunu ieskatu eksoplanetu veidošanā un attīstībā, ko nevar iegūt tikai ar eksoplanetu novērojumiem."
Paturot to prātā, Hellers jaunajam potenciālajam eksomoonam piemēroja trīs dažādus mēness veidošanās modeļus Saules sistēmā.
Vispirms tika parādīts trieciena modelis, kas apraksta, kā zinātnieki domā, kā veidojās Zemes mēness. Kad pirms miljardiem gadu liels ķermenis iegrima Zemē, no planētas izgrebtie gruži radīja jaunu pavadoni. Pēc Hellera teiktā, šī modeļa viena īpatnība ir satelītu un planētu lielais attiecība. Kaut arī ierosinātā mēness lielais izmērs salīdzinājumā ar tā saimnieku būtu atbilstošs triecienam, viņš pauda bažas, ka saimnieka planētas vai zvaigznes masa ir daudz augstāka nekā jebkuras planētas Zemes Saules sistēmā.
Otrajā mēness veidošanās modelī tie attīstās no gāzēm un putekļiem, kas palikuši pēc planētas piedzimšanas, un domājams, ka šādi ir izveidojusies lielākā daļa gāzes gigantu pavadoņu. Masu mērogošanas koeficients, kas uztur pavadoņus tik daudz mazākus par viņu planētām, ir dabisks mēness veidošanās rezultāts, kas notiek vidē ar gāzi, kuru ietekmē gāze, ap pabeigtu planētu, Hellers rakstīja rakstā. Tās pašas attiecības padara šo veidošanās metodi maz ticamu, viņš teica.
"Ja var apstiprināt pavadoni ap Kepler 1625 b un abus objektus var apstiprināt kā gāzes giganta objektus, tad būtu grūti saprast, kā šīs divas gāzes planētas varētu būt izveidojušās, izmantojot vai nu milzu triecienu, vai in-situ ieskrējienu pie viņu pašreizējās orbītas ap zvaigzni, "rakstīja Hellers.
Atlikušā iespēja ir tā, ka tālā pasaule uztvēra Neptūna lieluma objektu. Tiek uzskatīts, ka Neptūna mēness Tritons un abi Marsa pavadoņi ir izveidojušies šādā veidā. Exomoon sākotnēji varētu būt izveidojies ar Zemes izmēra pavadoni, pirms tam lielāka objekta smagums to atvilka, sacīja Hellers. Viņš noteica, ka Neptūna masu objekta sagūstīšana ar Kepleru 1625 b ir iespējama planētas pašreizējā atrašanās vietā.
Tomēr, lai arī šāda tveršana principā ir iespējama, Hellers sacīja Space.com, ka viņš domā, ka scenārijs ir "ļoti maz ticams".
Un, kaut arī zinātnieki šobrīd ievēro šos trīs dažādos mēness veidošanās scenārijus planētām ap Zemes sauli, tas nenozīmē, ka dabiskie pavadoņi nevarētu veidot citu ceļu, sacīja Hellers.
"Iespējams, ka šī sistēma faktiski izveidojās caur mehānismu, kuru mēs vēl neesam redzējuši Saules sistēmā," sacīja Hellers.
Viņš ierosināja alternatīvu teoriju, kas līdzīga milzu planētu veidošanās teorijai, kurā abi objekti sākās kā binārā klinšaino planētu sistēma. Pāris varēja izvilkt gāzi no paliekošā materiāla diska, piemēram, process, kurā veidojas milzu planētas, nākotnes planētai patērējot vairāk gāzes nekā tā gaidāmais mēness. Viņš brīdināja, ka tā ir spekulācija un ka abi objekti var nebūt stabili ilgā laika posmā.
Tomēr, ja Neptūna lieluma eksotons ap Kepler 1625 b ir reāls, jaunā sistēma varētu sniegt intriģējošu ieskatu mēness veidošanā ārpus Saules sistēmas, sacīja Hellers.
Keplera dati nav vienīgais pieejamais pētījums. Oktobrī Teachey un Kipping apskatīja sistēmu, izmantojot Hablu. Drīz tiks paziņoti šo novērojumu rezultāti.
Tomēr līdz tam brīdim lietas neizskatās labi potenciālajam eksomūnam.
"Exomoon ārkārtas prasība nav pamatota ar ārkārtas pierādījumiem par to," sacīja Hellers.
