Образ на художник на подобен на Земята екзомон, който обикаля около орбитална планета.
(Изображение: © NASA / JPL-Caltech)
Миналото лято учените обявиха, че са открили каква може да бъде първата луна, която е забелязана извън Слънчевата система. Но новите изследвания за предполагаемата еволюция на Луната поставят под въпрос съществуването й.
Ако съществува, Луната най-вероятно е голям обект с размер Нептун, обикалящ около още по-голяма планета-гигант. Но неудобната система напряга разбирането за това как може да се е формирала, казват изследователите.
През юли 2017 г. учените неохотно обявиха евентуалното откриване на екзомон. Планета-кандидат, идентифицирана от телескопа Кеплер на НАСА, разкри лоши странични потопи в светлината, която струи от звездата на планетата, което предполага възможността за луна. След като ловецът на екзомуни Дейвид Кипинг от Колумбийския университет в Ню Йорк поиска време от космическия телескоп Хъбъл, за да проследи необичайната дейност, различни медии проучиха проучването. Това накара Алекс Течи от Кипинг и Колумбия, водещият учен по потенциалното откритие, да обяви възможността за първото наблюдение на екзомона.
Рене Хелер, астрофизик от Института Макс Планк в Германия, се възползва от възможността да анализира независимо данните на Кеплер. В допълнение към дразненето на диапазон на размерите за потенциалната луна, Kepler 1625 b-i, той проучи и нейните възможни методи за формиране. [Най-интригуващите открития на извънземна планета на 2017 г.]
"Оказва се, че Kepler 1625 b-i всъщност не е добър кандидат за екзомун", заяви Хелер пред Space.com по имейл, като посочи, че първоначалният изследователски екип казва, че само данните на Kepler са нееднозначни. (Ето защо те планираха да продължат да използват космическия телескоп Хъбъл.) Голяма част от проблема произтича от факта, че родителската звезда е толкова отдалечена от Земята, че изглежда неясна, което води до лошо качество на данните, каза Хелер.
„Основното е, че Kepler 1625 b-i е един от най-добрите кандидати за екзомуни досега, но все още не е добър кандидат“, каза Хелер.
"Една мъничка слънчева система"
В слънчевата система на Земята луните са доста често срещани; само Меркурий и Венера нямат скалисти или ледени сателити. Докато повечето луни на нашата Слънчева система са негостоприемни за живота, както го познаваме, три са потенциално обитаеми. Европа на Юпитер съдържа течен океан под ледената кора на Луната. Около Сатурн ледената луна Енцелад също е домакин на океан, докато смогващият Титан има езера от метан и етан, които биха могли да позволят да се образува тип живот, различен от този на Земята. Така че единствената обитаема планета на Слънчевата система (Земята) е превъзхождана от потенциално обитаемите луни на системата.
Това може да означава добра новина за тези, които търсят живот на луни около други звезди. Дори и няколко планети да са способни да приемат живот, както го познаваме, луните им могат да се окажат обитаеми, каза Хелер.
"От страна на предизвикателството, луните се очаква да бъдат значително по-малки и по-леки от техните планети", каза Хелер. "Това просто научаваме от наблюденията на луните на Слънчевата система."
Тъй като обекти с по-голяма маса или радиус е по-лесно да се намерят отдалеч, независимо дали са планети или луни, това прави естествените спътници по-трудни за установяване, каза Хелер.
Когато Кеплер ловува планети, това прави, като наблюдава светлината, която струи от звезда, в това, което учените наричат светлинна крива. (Кеплер не е изучавал една звезда наведнъж, но вместо това е изследвал хиляди звезди наведнъж.) Когато една планета се движи между нейната звезда и Земята, светлината на звездата затъмнява, което позволява на изследователите да определят размера на планетата. Изследователите наблюдават множество проходи, за да определят колко време отнема планетата за орбита на нейната звезда.
Това, което оригиналните изследователи забелязаха за един обект, Kepler 1625 b, е, че той съдържа странно вторично потапяне. Хелър използва публично достъпния набор от данни от Kepler, за да проучи три транзита на обект с размер на Юпитер, движещ се през звездата, заедно с някои клатушки, които биха могли да бъдат причинени от луна, обикаляща около обекта.
"Ако и само ако тези допълнителни клатушки наистина произтичат от Луната, тогава е възможно да се извлече масата и радиуса както на планетата, така и на Луната от динамиката на планетата-лунна система, която може да бъде получена от светлинната крива , "Каза Хелер.
Хелър определи, че масивният обект може да бъде всичко от планета, малко по-масивна от Сатурн до кафяво джудже, почти звезда, която не е достатъчно масивна, за да запали синтез в сърцевината си, или дори звезда с много ниска маса (VLMS), което е една десета от масата на слънцето. Предлаганата луна може да варира от газов спътник на земна маса до спътник на скала и вода без атмосфера.
Хелер заключи, че екзомонът от маса на Нептун около гигантска планета или кафяво джудже с ниска маса няма да съответства на връзката за мащабиране, открита в луните на нашата Слънчева система. Докато и Земята, и Плутон имат големи луни в сравнение с размерите на планетите, газовите гиганти на Слънчевата система имат луни по-близки до 0,01 до 0,03 процента от размерите на планетите, според лабораторията за планетарно обитаване в Университета в Пуерто Рико.
Предишни теории прогнозираха, че тази връзка трябва да се разпростре върху по-големи светове, като че ли изключва съществуването на потенциалния екзомон. От друга страна, мини-Нептун около кафяво джудже с висока маса или VLMS би бил по-скоро в съответствие с това съотношение, каза Хелер. [От какво е направена Луната?]
"Ако първичният транзитен обект е звезда с много малка маса и ако се окаже, че неговият спътник с размер на Нептун действително съществува, тогава щяхме да видим мъничка слънчева система в орбита около слънцеподобна звезда на около разстоянието на Земята до слънцето . Това би било нещо само по себе си! " - каза Хелър.
Дори и без потенциал за обитаем екзомон, мъничката слънчева система би могла да помогне на учените да разберат как се формират светове, каза той.
„Ако основният [обект] беше или [кафяво джудже], или VLMS с голям спътник, това би представлявало завладяващ мост между формирането на планети около звезди и образуването на луната около гигантските планети“, каза Хелер.
Хелър публикува своите изследвания на arXiv сървъра за предпечат.
Раждането на луни
С разчетите за луната и планетата - или звезда - в ръка, Хелер реши да разгледа как може да се формира Луната.
„Луните в Слънчевата система служат за проследяване на формирането и еволюцията на техните планети,“ каза той в новата книга. „Следователно може да се очаква, че откриването на луни около екстрасоларни планети би могло да даде фундаментално нова представа за формирането и еволюцията на екзопланети, които не могат да бъдат получени само чрез наблюдения на екзопланети“.
Имайки това предвид, Хелър приложи трите различни модела на формиране на луната в Слънчевата система към новия потенциален екзомон.
На първо място беше въздействащият модел, който описва как учените смятат, че се е образувала луната на Земята. Когато голямо тяло се блъсна в Земята преди милиарди години, издълбаните от планетата отломки създадоха нов спътник. Според Хелър, една особена характеристика на този модел е високото съотношение на размери на спътниците към планетите. Въпреки че големият размер на предложената Луна в сравнение с нейния домакин би бил съобразен с въздействието, той изрази загриженост, че масата на планетата-домакин или звезда е много по-голяма от тази на която и да е планета в Слънчевата система на Земята.
Във втория модел на формиране на луната те се развиват от газа и праха, останали след раждането на планетата, и така се смята, че повечето от луните на газовите гиганти са се образували. Коефициентът на мащабиране на масите, който поддържа луните толкова по-малки от техните планети, е естествен резултат от образуването на луната, възникваща в газовата среда около завършена планета, пише Хелър в документа. Същата връзка прави този метод на формиране малко вероятно, каза той.
"Ако спътникът около Kepler 1625 b може да бъде потвърден и двата обекта могат да бъдат валидирани като обекти с гигантски газ, тогава би било трудно да се разбере как тези две газови планети е възможно да са се образували или чрез гигантско въздействие, или на място на място настоящите им орбити около звездата ”, пише Хелър.
Останалата възможност е далечният свят да е превзел обект с размер на Нептун. Смята се, че луната на Нептун, Тритон и двете марсиански луни са се образували по този начин. Екзомунът би могъл първоначално да се е формирал с придружител с размер на Земята, преди да бъде издърпан от него поради гравитацията на по-големия обект, каза Хелър. Той определи, че улавянето на обект с маса Нептун от Kepler 1625 b е възможно на сегашното местоположение на планетата.
И все пак, макар че подобно улавяне е възможно по принцип, Хелър заяви пред Space.com, че смята, че сценарият е "много малко вероятно".
И въпреки че понастоящем учените се придържат към трите различни сценария за формиране на луната за планетите около земното слънце, това не означава, че естествените спътници не могат да се образуват по друг начин, каза Хелер.
"Възможно е тази система всъщност да се е формирала чрез механизъм, който не сме виждали в Слънчевата система", каза Хелер.
Той предложи алтернативна теория, подобна на тази за формиране на планети-гиганти, в която двата обекта започват като двоична система от скални планети. Двойката можеше да черпи газ от диска от остатъчен материал, подобно на процеса, чрез който се образуват гигантски планети, като бъдещата планета консумира повече газ, отколкото би могла да бъде луната. Той предупреди, че това е спекулация и че двата обекта може да не са стабилни за дълъг период от време.
Все пак, ако екзомонът с размер на Нептун около Kepler 1625 b е реален, новата система може да осигури интригуващ поглед върху образуването на луната извън Слънчевата система, каза Хелер.
Данните от Kepler не са единствените налични изследвания. През октомври Тичи и Кипинг разгледаха системата с помощта на Хъбъл. Резултатите от тези наблюдения трябва да бъдат обявени скоро.
Дотогава обаче нещата не изглеждат добре за потенциалния екзомон.
„Извънредното твърдение за екзомуна не е подкрепено с извънредни доказателства за това“, каза Хелер.
