A művész képe egy földi exomoonról, amely egy óriási bolygó körül kering.
(Kép: © NASA / JPL-Caltech)
Tavaly nyáron a tudósok bejelentették, hogy megtalálják, mi lehet az első hold, amelyet a Naprendszer előtt észleltek. A hold állítólagos fejlődésével kapcsolatos új kutatások azonban megkérdőjelezik annak létezését.
Ha létezik, akkor a hold valószínűleg egy nagy, Neptunusz méretű objektum, amely egy még nagyobb gáz óriási bolygót kering. A kutatók szerint azonban a nehézkes rendszer megérti, hogyan alakult ki.
2017. júliusában a tudósok vonakodva jelentették be egy egzóm esetleges felfedezését. A NASA Kepler teleszkópja által azonosított jelöltbolygó a bolygó csillagának fényéből fakadó tompított tompításokat derített fel, ami arra utal, hogy hold van. Miután David Kipping, a new yorki Columbia Egyetem exomoon vadásza időt kért a Hubble Űrtávcsőjén, hogy nyomon kövesse a szokatlan tevékenységet, különféle médialemezek tesztelték a kutatást. Ez arra késztette Kippinget és Columbia-t, Alex Teachey-t, a potenciális felfedezés vezető tudósát, hogy bejelentsék egy egzóma első látásának lehetőségét.
René Heller, a németországi Max Planck Intézet asztrofizikusa megragadta a lehetőséget a Kepler-adatok önálló elemzésére. A potenciális hold, Kepler 1625 b-i mérettartományának kibontása mellett feltárta annak lehetséges kialakulási módszereit is. [A 2017. évi legérdekesebb idegen bolygó felfedezések]
"Kiderül, hogy a Kepler 1625 b-i valójában nem jó jelölt egy exomoonra" - mondta Heller e-mailben a Space.com-nak, rámutatva, hogy az eredeti kutatócsoport szerint a Kepler-adatok önmagukban nem egyértelmûek. (Ezért a Hubble Űrtávcső segítségével tervezték nyomon követni.) A probléma nagy része abból fakad, hogy a szülő csillag olyan távol van a Földtől, hogy homályosnak tűnik, és ez rossz adatminőséget eredményez, mondta Heller.
"A lényeg az, hogy a Kepler 1625 b-i az eddigi egyik legjobb exomoon jelölt, de még mindig nem jó jelölt" - mondta Heller.
"Egy kis napenergia rendszer"
A Föld naprendszerében a holdok meglehetősen gyakoriak; csak a Merkúrnak és a Vénusznak nincs sziklás vagy jeges műholda. Miközben naprendszerünk holdjainak többsége nem tud élni az élettel, ahogy tudjuk, három potenciálisan lakható. A Jupiter Europa folyékony óceánt tartalmaz a hold jeges kéreg alatt. A Saturn körül az Enceladus jeges holdja szintén egy óceánt hordoz, míg a füstös Titánban metán- és etán-tavak vannak, amelyek megengedhetik a Földön létektől eltérő életforma kialakulását. Tehát a Naprendszer egyetlen életképes bolygóját (Föld) meghaladja a rendszer potenciálisan életképes holdjai.
Ez jó hírt jelenthet azok számára, akik más csillagok környékén holdon akarnak életet élni. Még akkor is, ha kevés bolygó képes az élet tárolására, amint azt tudjuk, holdaik lakhatóvá válhatnak - mondta Heller.
"A kihívást jelentő oldalon a holdok várhatóan jelentősen kisebbek és könnyebbek lesznek, mint a bolygóik" - mondta Heller. "Ez egyszerűen az, amit a Naprendszer holdjainak megfigyeléseiből tanulunk."
Mivel a nagyobb tömegű vagy sugárú tárgyakat távolról könnyebben lehet megtalálni, akár bolygók, akár holdok, ez a természetes műholdakat nehezebb észlelni - mondta Heller.
Amikor Kepler vadászik a bolygókra, akkor ezt úgy teszi meg, hogy figyeli a csillagból származó fényt, amelyet a tudósok fénygörbének hívnak. (Kepler nem egy csillagot vizsgált egyszerre, hanem csillagok ezreit vizsgálta egyszerre.) Amikor egy bolygó a csillag és a Föld között mozog, a csillag fénye elhalványul, lehetővé téve a kutatóknak, hogy meghatározzák a bolygó méretét. A kutatók többszörös áthaladást figyelnek annak meghatározására, hogy meddig tart a bolygó a csillag körüli pályára.
Amit az eredeti kutatók észrevettek egy tárgyról, a Kepler 1625 b-ről, az az volt, hogy az furcsa másodlagos merülést tartalmaz. Heller a Keplerből származó, nyilvánosan elérhető adatkészletet felhasználta a csillagán áthaladó Jupiter méretű objektum három tranzitjának tanulmányozására, néhány olyan parókával együtt, amelyeket a tárgy körül keringő hold okozhatott.
"Ha és csak akkor, ha ezek a kiegészítő parókák valóban a holdból származnak, akkor a bolygó és a hold tömegét és sugárát a bolygó-hold rendszer dinamikájából származtathatjuk, amely a fénygörbéből származtatható. "- mondta Heller.
Heller megállapította, hogy a hatalmas tárgy bármi lehet egy olyan bolygóról, amely kissé hatalmasabb, mint a Saturn, akár egy barna törpeig, egy szinte csillaghoz, amely nem elég masszív ahhoz, hogy meggyújtja a magfúziót, vagy akár egy nagyon kis tömegű csillagnak (VLMS), azaz a tíz tömeg a nap. A javasolt hold a Föld tömegű gázszatellittől a szikla-víz társig terjedhet, atmoszféra nélkül.
Heller arra a következtetésre jutott, hogy egy óriási bolygó vagy egy kis tömegű barna törpe körüli Neptunusz-tömeg exomoon nem felel meg a Naprendszer holdjain található tömeg-méretezési viszonynak. Míg a Föld és a Plútó nagy holdokkal rendelkezik a bolygók méretéhez képest, a Naprendszer gáz óriásainak holdjai a bolygók méretének 0,01–0,03% -ához közelebb állnak - állítja a Puerto Rico Egyetem Bolygónk Életképességi Laboratóriuma.
A korábbi elméletek azt jósolták, hogy ennek a kapcsolatnak nagyobb világokra is ki kell terjednie, úgy tűnik, hogy kizárja a potenciális egzóm létezését. Másrészről, egy mini-Neptun a nagy tömegű barna törpe vagy a VLMS körül jobban megfelelne ennek az aránynak - mondta Heller. [Miből készül a hold?]
"Ha az elsődleges áthaladó tárgy egy nagyon kis tömegű csillag, és ha annak Neptunusz-méretű társa valóban létezik, akkor egy apró Naprendszert láthatnánk egy keringő pályán egy napszerű csillag körül a Földtől a Naptól való távolságra. . Ez önmagában lenne valami! " - mondta Heller.
Még a lakható egzóm potenciáljának hiányában az apró Naprendszer segíthet a tudósoknak megérteni a világok kialakulását - mondta.
"Ha az elsődleges tárgy [barna törpe] vagy egy VLMS egy nagy kísérővel, akkor ez lenyűgöző hidat jelentene a csillagok körüli bolygóképződés és az óriásbolygók körüli holdképződés között" - mondta Heller.
Heller kutatását az arXiv preprint szerverre tette közzé.
A holdak születése
A hold és a bolygó - vagy csillag - becsléseivel a kezében Heller úgy döntött, hogy megvizsgálja, hogyan alakulhatna a hold.
"A holdrendszer holdjai a bolygóik kialakulásának és fejlődésének nyomkövetőként szolgálnak" - mondta az új cikkben. "Ezért elvárható, hogy a holdak felfedezése az ekstrasoláris bolygók körül alapvetően új betekintést nyújtson az exoplanetek kialakulásához és fejlődéséhez, amelyeket az exoplanet megfigyelésekkel nem lehet megszerezni."
Ezt szem előtt tartva, Heller a Naprendszerben a holdképződés három különböző modelljét alkalmazta az új potenciális exomoonra.
Először az ütközési modell volt, amely leírja, hogyan gondolják a tudósok a Föld holdját. Amikor egy nagy test milliárd évvel ezelőtt becsapódott a Földbe, a bolygóról faragott törmelék új társat hozott létre. Heller szerint ennek a modellnek az egyik sajátossága a műholdak és a bolygók nagy arányaránya. Noha a javasolt hold nagy mérete a házigazdához képest összhangban lenne egy ütéssel, aggodalmát fejezte ki amiatt, hogy a gazdaszervezet vagy a csillag tömege jóval magasabb, mint a Föld bármelyik bolygóján.
A holdképződés második modelljében a bolygó megszületése után megmaradt gázból és porból alakulnak ki, és úgy gondolják, hogy a gáz óriások holdjainak többsége kialakult. A tömeg-méretezési arány, amely a holdjait ennél sokkal kisebbnek tartja, mint a bolygóik, a holdképződés természetes következménye, amely a befejezett bolygó körül a gáz-éheztetett környezetben fordul elő - írta Heller a cikkben. Ugyanez a kapcsolat valószínűtlenné teszi ezt a formálási módszert - mondta.
"Ha a Kepler 1625 b körüli társ megerősíthető, és mindkét objektum gáz-óriás objektumként érvényesíthető, akkor nehéz megérteni, hogy ez a két gázbolygó kialakulhatott-e óriási ütés vagy in-situ akráció révén jelenlegi pályájuk a csillag körül "- írta Heller.
A fennmaradó lehetőség az, hogy a távoli világ elfoglalt egy Neptunusz méretű tárgyat. Neptunusz holdja, Triton és mindkét marsi hold úgy gondolják, hogy így alakult ki. Az exómón eredetileg Föld méretű társával alakulhatott volna ki, mielőtt a nagyobb tárgy gravitációja elhúzta volna tőle - mondta Heller. Megállapította, hogy egy Neptunusz tömegű tárgy elfogása a Kepler 1625 b által lehetséges a bolygó jelenlegi helyén.
Mégis, bár ez a rögzítés elvben lehetséges, Heller azt mondta az Space.com-nak, hogy szerinte a forgatókönyv "nagyon valószínűtlen".
És bár a tudósok jelenleg tartják ezt a három különféle holdképződési forgatókönyvet a Föld Napja körüli bolygók számára, ez nem jelenti azt, hogy a természetes műholdak nem képezhetnek más utat - mondta Heller.
"Lehetséges, hogy ez a rendszer valójában olyan mechanizmussal jött létre, amelyet még nem látottunk a Naprendszerben" - mondta Heller.
Egy alternatív elméletet javasolt, hasonlóan az óriásbolygók kialakulásához, amelyben a két objektum sziklás bolygók bináris rendszereként indult el. A pár a megmaradt anyag korongjáról gázt vonhatott volna el, mint az óriási bolygók kialakulásának folyamata, amikor a jövő bolygó több gázt fogyaszt, mint a várható hold. Figyelmeztette, hogy ez spekuláció, és hogy a két tárgy hosszú ideig nem stabil.
Ha azonban a Kepler 1625 b körüli Neptunusz méretű kilátás valódi, akkor az új rendszer érdekes pillantást vehet a holdképződésre a Naprendszeren kívül - mondta Heller.
A Kepler-adatok nem az egyetlen elérhető kutatás. Októberben Teachey és Kipping a Hubble segítségével nézett a rendszerre. Ezen megfigyelések eredményeit hamarosan közzé kell tenni.
Addig azonban a dolgok nem tűnnek jól a lehetséges kilátásoknak.
"Az exomón rendkívüli igényét nem támasztják alá rendkívüli bizonyítékok" - mondta Heller.
