Образ художника земляного екзомона, що обертається навколо планети-гіганта.
(Зображення: © NASA / JPL-Caltech)
Минулого літа вчені оголосили, що виявили, що може бути першим місяцем, який було помічено за межами Сонячної системи. Але нові дослідження еволюції передбачуваного Місяця ставлять під сумнів його існування.
Якщо він дійсно існує, Місяць, швидше за все, є великим об'єктом розміром Нептун, який обертається навколо ще більшої планети-гіганта. Але недбала система напружує розуміння того, як вона могла сформуватися, вважають дослідники.
У липні 2017 року вчені неохоче оголосили про можливе виявлення екзомону. Планета-кандидат, визначена телескопом Кеплера НАСА, виявила однобічні занурення у світлі, що витікає від зірки планети, припускаючи можливість місяця. Після того, як мисливець на екзомуни, Девід Кіппінг, з Колумбійського університету в Нью-Йорку, попросив час на космічному телескопі Хаббл прослідкувати за незвичайною діяльністю, різні ЗМІ проаналізували дослідження. Це призвело до того, що Алекс Течі, провідний вчений з потенційного відкриття, Кіппінг та Колумбія оголосив про можливість першого побачення екзомону.
Рене Геллер, астрофізик з Інституту Макса Планка в Німеччині, скористався можливістю самостійно проаналізувати дані Кеплера. Окрім того, що дражнив діапазон розмірів для потенційного місяця, Kepler 1625 b-i, він також дослідив його можливі методи формування. [Найцікавіші відкриття чужої планети 2017 року]
"Виявляється, що Kepler 1625 b-i насправді не є гарним кандидатом на екзомун", - сказав Геллер для Space.com електронною поштою, вказуючи, що первісна дослідницька команда сказала, що дані Kepler самі по собі неоднозначні. (Ось чому вони планували продовжити використання космічного телескопа Хаббла.) Велика частина проблеми випливає з того, що материнська зірка знаходиться настільки далеко від Землі, що вона виглядає тьмяною, що призводить до поганої якості даних, сказав Геллер.
"Суть полягає в тому, що Kepler 1625 b-i є одним з найкращих кандидатів в екзомону досі, але це все ще не хороший кандидат", - сказав Геллер.
"Крихітна Сонячна система"
У Сонячній системі Землі місяці є досить поширеними; тільки Меркурій і Венера не мають скелястих або крижаних супутників. Хоча більшість лун нашої Сонячної системи є непривітними для життя, як ми знаємо, три потенційно проживають. Європа Юпітера містить рідкий океан під крижаною земною корою. Навколо Сатурна крижаний місяць Енцелад також розміщує океан, в той час як в задимленому Титані є озера метану та етану, які могли б дозволити формувати тип життя, відмінний від життя на Землі. Отже, єдина для проживання планета Сонячна система (Земля) переважає потенційно мешкаючі в системі місяці.
Це може означати гарну новину для тих, хто шукає життя на місяцях навколо інших зірок. Навіть якщо кілька планет здатні приймати життя так, як ми його знаємо, їхні місяці можуть виявитись придатними для проживання, сказав Геллер.
"Що стосується складної сторони, місяці, як очікується, будуть значно меншими та легшими, ніж їх планети", - сказав Геллер. "Про це ми просто дізнаємось із спостережень за місяцями Сонячної системи".
Оскільки об'єкти з більшою масою або радіусом легше знайти здалеку, будь то планети чи місяці, це робить природні супутники важче помітити, сказав Геллер.
Коли Кеплер полює на планети, він робить це, спостерігаючи за потоком світла від зірки, що вчені називають кривою світла. (Кеплер не вивчав одну зірку за раз, а натомість оглянув тисячі зірок одночасно.) Коли планета рухається між зіркою та Землею, світло зірки тьмяніє, що дозволяє дослідникам визначити розмір планети. Дослідники спостерігають кілька проходів, щоб визначити, скільки часу потрібно планеті на орбіту своєї зірки.
Що первісні дослідники помітили щодо одного об'єкта - Kepler 1625 b, - це те, що він містив дивне вторинне занурення. Геллер використовував загальнодоступний набір даних від Кеплера, щоб вивчити три транзити об'єкта розміром Юпітера, що рухаються по зірці, а також деякі хихикання, які могли бути спричинені місяцем, що обертається навколо об'єкта.
"Якщо і тільки якщо ці додаткові ворушіння дійсно випливають із Місяця, то можна вивести масу і радіус як планети, так і Місяця з динаміки системи планети-Місяця, яку можна отримати від кривої світла ", - сказав Геллер.
Геллер визначив, що масивним об’єктом може бути все, що завгодно, від планети, трохи масивнішої, ніж Сатурн, аж до коричневого карлика, майже зірки, не зовсім масивної, щоб запалити синтез у своєму ядрі, або навіть дуже маломасштабної зірки (VLMS). десяту частину маси сонця. Запропонований Місяць може коливатися від газового супутника земної маси до супутника скелі та води без атмосфери.
Геллер дійшов висновку, що екзомонус маси Нептуна навколо гігантської планети або низькомасштабного бурого гнома не буде відповідати співвідношенню масштабування маси, знайденому в місяцях нашої Сонячної системи. У той час як Земля і Плутон мають великі місяці порівняно з розмірами планет, газові гіганти Сонячної системи мають місяці ближчі до 0,01 до 0,03 відсотка розмірів планет, згідно з даними Лабораторії прихильності планети в Університеті Пуерто-Рико.
Попередні теорії передбачали, що цей взаємозв'язок повинен поширюватися на більші світи, мабуть, виключає існування потенційного екзомуна. З іншого боку, міні-Нептун навколо коричневого карлика великої маси або VLMS буде більше відповідати цьому співвідношенню, сказав Геллер. [З чого складається Місяць?]
"Якщо первинний транзитний об'єкт - це зірка дуже малої маси і якщо виявиться, що його супутник розміром Нептуна насправді існує, то ми побачимо крихітну Сонячну систему на орбіті навколо сонцеподібної зірки приблизно на відстані Землі до сонця . Це було б щось самостійно! " - сказав Геллер.
Навіть не маючи потенціалу для заселення екзомуном, крихітна Сонячна система може допомогти вченим зрозуміти, як утворюються світи, сказав він.
"Якби первинним [об'єктом] був або [коричневий карлик], або VLMS з великим супутником, то це буде представляти собою захоплюючий міст між планетним утворенням навколо зірок і формуванням Місяця навколо гігантських планет", - сказав Геллер.
Геллер розмістив свої дослідження на сервері переддруку arXiv.
Народження місячних
Маючи оцінку місяця і планети - чи зірки - в руці, Геллер вирішив подивитися, як міг сформуватися Місяць.
"Місяці у Сонячній системі служать слідами формування та еволюції планет їх господарів", - сказав він у новій статті. "Таким чином, можна очікувати, що відкриття лун навколо позасонячних планет може дати принципово нові уявлення про утворення та еволюцію екзопланет, які неможливо отримати лише за допомогою спостережень за екзопланетами".
Зважаючи на це, Геллер застосував три різні моделі формування місяця в Сонячній системі до нового потенційного ексумону.
Спочатку була модель впливу, яка описує, як вчені вважають, що сформувався Місяць Землі. Коли велике тіло врізалося в Землю мільярди років тому, сміття, вирізане з планети, створило нового супутника. За словами Геллера, однією особливою характеристикою цієї моделі є високе співвідношення розмірів супутників до планет. Хоча великий розмір запропонованого Місяця порівняно з його господарем буде відповідати впливу, він висловив стурбованість тим, що маса планети або зірки-господаря набагато більша, ніж у будь-якої планети в Сонячній системі Землі.
У другій моделі утворення Місяця вони розвиваються із газу та пилу, що залишилися після народження планети, і саме так, як вважають, утворилася більшість лун газових гігантів. Коефіцієнт масштабування маси, який утримує місяці набагато меншими, ніж їх планети, - це природний результат утворення Місяця, що відбувається в середовищі голоду, що обганяє газ навколо завершеної планети, пише Геллер у статті. Цей же взаємозв'язок робить цей метод формування малоймовірним, сказав він.
"Якщо супутник навколо Kepler 1625 b може бути підтверджений і обидва об'єкти можуть бути підтверджені як об'єкти-гіганти, тоді було б важко зрозуміти, як ці дві газові планети, можливо, сформувалися або через гігантський удар, або на місці in situ їхні поточні орбіти навколо зірки ", - написав Геллер.
Залишилася можливість полягає в тому, що далекий світ захопив об'єкт розміром Нептуна. Місяць Нептуна, Тритон і обидва марсіанські місяці утворилися таким чином. Екзомун міг спочатку формуватися із супутником розміру Землі, перш ніж його відтягувати сила тяжіння більшого об'єкта, сказав Геллер. Він визначив, що захоплення об'єкта-масу Нептуна Кеплером 1625 р. Можливо в поточному місці планети.
Однак, хоча таке захоплення в принципі можливе, Геллер заявив Space.com, що вважає, що сценарій є "дуже малоймовірним".
І хоча вчені зараз дотримуються цих трьох різних сценаріїв формування місяця для планет навколо Землі, це не означає, що природні супутники не могли сформуватися іншим способом, сказав Геллер.
"Можливо, що ця система фактично сформувалася через механізм, якого ми не бачили у Сонячній системі", - сказав Геллер.
Він запропонував альтернативну теорію, аналогічну теорії формування планет-гігантів, в якій два об'єкти почалися як двійкова система скелястих планет. Пара могла витягти газ із диска залишкового матеріалу, як процес, за допомогою якого утворюються планети-гіганти, при цьому майбутня планета споживає більше газу, ніж її майбутній місяць. Він попередив, що це спекуляція і що два об'єкти можуть бути стабільними протягом тривалого часу.
Однак, якщо екзомону розміру Нептуна навколо Kepler 1625 b є реальною, нова система може забезпечити інтригуючий погляд на формування місяця поза Сонячною системою, сказав Геллер.
Дані Kepler - не єдине доступне дослідження. У жовтні Тічі та Кіппінг розглядали систему за допомогою Хаббла. Результати цих спостережень повинні бути оголошені найближчим часом.
Однак до цього часу речі не виглядають добре для потенційного екзомону.
"Надзвичайна вимога екзомону не підкріплена надзвичайними доказами для цього", - сказав Геллер.
