Откакто беше разгърната през март 2009 г., мисията Kepler откри хиляди кандидати за извън слънчева планета. В действителност между 2009 и 2012 г. тя откри общо 4 496 кандидати и потвърди съществуването на 2337 екзопланети. Дори след като два от реакционните му колела се провалиха, космическият кораб все пак успя да обърне далечни планети като част от мисията си К2, като отчита още 521 кандидата и потвърди 157.
Според ново проучване, проведено от двойка изследвания от Колумбийския университет и граждански учен, Кеплер също може да е намерил доказателства за извън слънчева луна. След пресяване на данни от стотици транзити, открити от мисията Кеплер, изследователите откриха един случай, при който една преходна планета показва признаци на спътник.
Тяхното проучване - което наскоро беше публикувано онлайн под заглавието „HEK VI: За скъпоценността на галилейските аналози в Кеплер и кандидата за екзомуни Kepler-1625b I“ - беше ръководено от Алекс Течи, аспирант в Колумбийския университет и дипломиран научен сътрудник с Националната научна фондация (NSF). Към него се присъединиха Дейвид Кипинг, асистент по астрономия в Колумбийския университет и главният изследовател на проекта „Ловът на екзомони с Кеплер (HEK)“ и Алън Шмит, граждански учен.
От години д-р Кипинг търси базата данни на Kepler за доказателства за екзомуни, като част от HEK. Това не е изненадващо, като се имат предвид видовете възможности, които екзомуните представят за научни изследвания. В рамките на нашата Слънчева система изследването на природните спътници разкри важни неща за механизмите, които задвижват ранно и късно формиране на планетата, и луните притежават интересни геоложки характеристики, които обикновено се срещат на други тела.
По тази причина разширяването на тези изследвания до лов на екзопланети се счита за необходимо. Вече мисии за лов на екзопланети като Кеплер са създали богатство планети, които предизвикват конвенционалните идеи за това как са формиране на планети и какви видове планети са възможни. Най-забележителният пример са газови гиганти, които са наблюдавали орбита много близо до своите звезди (известен още като „горещи юпитери“).
Като такова, изследването на екзомуните може да даде ценна информация за това какви видове спътници са възможни и дали нашите луни са типични или не. Както Течи каза пред Space Magazine по имейл:
„Екзомуните биха могли да ни кажат много за формирането на нашата Слънчева система и други звездни системи. Виждаме луни в нашата Слънчева система, но те са често срещани другаде? Склонни сме да мислим така, но не можем да знаем със сигурност, докато всъщност не ги видим. Но това е важен въпрос, тъй като, ако разберем, че няма много луни навън, това предполага, че в нашата Слънчева система в ранните дни се случваше нещо необичайно и това може да има големи последици за начина, по който животът възниква на Земята. С други думи, историята на нашата Слънчева система е обща в цялата галактика или имаме много необичайна история за произхода? И какво казва това за шансовете на живота, възникнали тук? Exomoons стоят, за да ни подскажат да отговорим на тези въпроси. “
Нещо повече - много луни в Слънчевата система - включително Европа, Ганимед, Енцелад и Титан - се смятат за потенциално обитаеми. Това се дължи на факта, че тези тела имат постоянни запаси от летливи вещества (като азот, вода, въглероден диоксид, амоняк, водород, метан и серен диоксид) и притежават вътрешни нагревателни механизми, които биха могли да осигурят необходимата енергия за захранване на биологичните процеси.
И тук изследването на екзомуните представя интересни възможности, като например дали те могат да бъдат обитаеми или дори подобни на Земята. По тези и други причини астрономите искат да видят дали планетите, които са били потвърдени в далечни звездни системи, имат системи от луни и какви са условията на тях. Но както посочи Течи, търсенето на екзомони представлява редица предизвикателства в сравнение с лова на екзопланети:
„Луните са трудни за намиране, защото 1) очакваме те да са доста малки през повечето време, което означава, че транзитният сигнал ще бъде доста слаб за начало и 2) всеки път, когато една планета преминава, Луната ще се появи в различен място. Това ги прави по-трудни за откриване в данните, а моделирането на транзитните събития е значително по-скъпо изчислително. Но нашата работа използва луните, показващи се на различни места, като приемаме средно време сигнал за много различни транзитни събития и дори в много различни екзопланетни системи. Ако луните са там, те на практика ще изнесат сигнал от двете страни на планетарния транзит във времето. Тогава е въпрос на моделиране на този сигнал и разбиране какво означава той по отношение на размера на луната и честотата на появата. "
За да открият признаци на екзомони, Течи и колегите му претърсиха базата данни на Kepler и анализираха транзитите на 284 кандидати за екзопланета пред съответните им звезди. Тези планети варираха по размер от земноподобни до диаметър, подобни на Юпитер, и обиколиха звездите си на разстояние между ~ 0,1 до 1,0 AU. След това моделираха светлинната крива на звездите, използвайки техниките за фазово сгъване и подреждане.
Тези техники обикновено се използват от астрономите, които наблюдават звездите за потапяне в светенето, които са причинени от транзитите на планетите (т.е. методът на транзит). Както обясни Течи, процесът е доста подобен:
„По принцип разрязваме данните от времеви серии на равни части, като всяко парче има един транзит на планетата в средата. И когато подреждаме тези парчета заедно, ние можем да получим по-ясна представа как изглежда транзитът ... За търсенето на Луната правим по същество едно и също нещо, само че сега разглеждаме данните извън главния планетарен транзит. След като стекираме данните, ние вземаме средните стойности на всички точки от данни в рамките на определен период от време и, ако има луна, трябва да видим там някаква липсваща звездна светлина, която ни позволява да заключим за нейното присъствие. "
Те откриха един-единствен кандидат, разположен в системата Kepler-1625, жълта звезда, разположена на около 4000 светлинни години от Земята. Обозначена Kepler-1625B I, тази луна обикаля около големия газов гигант, който се намира в обитаемата зона на звездата, е от 5,9 до 11,67 пъти по-голям от Земята и орбитира звездата й за период от 287,4 дни. Този кандидат за екзомун, ако трябва да бъде потвърден, ще бъде първият открит екзомун
Резултатите на екипа (които очакват партньорска проверка) също показаха, че големи луни са рядко срещано явление във вътрешните райони на звездни системи (в рамките на 1 AU). Това беше нещо изненадващо, въпреки че Течи признава, че е в съответствие с неотдавнашната теоретична работа. Според това, което някои скорошни проучвания предполагат, големи планети като Юпитер могат да загубят луните си, докато мигрират навътре.
Ако това се окаже, тогава това, на което са свидетели Течи и неговите колеги, може да се разглежда като доказателство за този процес. Това също може да бъде индикация, че настоящите ми мисии за лов на екзопланети може да не се справят със задачата за откриване на екзомони. В следващите години се очаква мисиите от следващо поколение да предоставят по-подробни анализи на далечни звезди и техните планетни системи.
Както обаче посочи Течи, те също могат да бъдат ограничени по отношение на онова, което могат да открият, и в крайна сметка може да са необходими нови стратегии:
„Рядкостта на луните във вътрешните райони на тези звездни системи предполага, че отделните луни ще останат трудни за намиране в данните на Кеплер, а предстоящите мисии като TESS, които би трябвало да намерят много планети за много кратък период, също ще имат труден момент за намиране тези луни. Вероятно е луните, които все още очакваме да са там някъде, да се намират във външните райони на тези звездни системи, колкото и в нашата Слънчева система. Но тези региони са много по-трудни за изследване, така че ще трябва да станем още по-умни как да търсим тези светове с настоящи и близки бъдещи набори от данни. "
Междувременно със сигурност можем да се изчакаме от факта, че първият екзомон изглежда, че е открит. Докато тези резултати очакват партньорска проверка, потвърждаването на тази луна ще означава допълнителни възможности за изследване на системата Kepler-1625. Фактът, че тази луна обикаля около обитаемата зона на звездата също е интересна характеристика, макар че не е вероятно самата Луна да е обитаема.
Все пак възможността за обитаема луна да обикаля около газов гигант със сигурност е интересна. Това звучи ли като нещо, което може да се появи в някои научнофантастични филми?
