Kunstniku pilt maaga sarnasest eksoomist, mis tiirleb ümber gaasihiiglaste planeedi.
(Pilt: © NASA / JPL-Caltech)
Möödunud suvel teatasid teadlased, et nad leidsid, mis võib olla esimene kuu, mida märgatakse väljaspool Päikesesüsteemi. Kuid uued väidetavad Kuu evolutsiooni uuringud seavad selle olemasolu kahtluse alla.
Kui see on olemas, on Kuu tõenäoliselt suur, Neptuuni suurune objekt, mis tiirleb veelgi suuremal gaasihiiglasel planeedil. Kuid teadlaste sõnul on kohmakas süsteem tüli mõistmas, kuidas see võis tekkida.
2017. aasta juulis teatasid teadlased vastumeelselt eksomoonide võimalikust avastamisest. NASA Kepleri teleskoobi abil tuvastatud kandidaatplaneet näitas planeedi tähest voogavas valguses külgsuunalisi langusi, mis vihjab Kuu võimalusele. Pärast seda, kui New Yorgi Columbia ülikoolist pärit jahimees David Kipping taotles Hubble'i kosmoseteleskoobis aega ebatavalise tegevuse jälgimiseks, sundisid erinevad meediaväljaanded uurimistööd tegema. See viis Kippingi ja Columbia potentsiaalse avastuse juhtivteadur Alex Teachey teatama eksomoonide esmakordse nägemise võimalusest.
Saksamaa Max Plancki instituudi astrofüüsik René Heller kasutas võimalust Kepleri andmeid iseseisvalt analüüsida. Lisaks võimaliku kuu, Kepler 1625 b-i suurusvahemiku kiusamisele, uuris ta ka selle võimalikke moodustamisviise. [2017. aasta kõige intrigeerivamad tulnukate planeedi avastused]
"Selgub, et Kepler 1625 b-i pole tegelikult hea eksamikandidaat," rääkis Heller Space.com-ile meilisõnumiga, viidates sellele, et originaalse uurimisrühma sõnul olid ainuüksi Kepleri andmed mitmetähenduslikud. (Seetõttu plaanisid nad järelmeetmeid kasutada Hubble'i kosmoseteleskoobi abil.) Suur osa probleemist tuleneb asjaolust, et lähtetäht asub Maast nii kaugel, et see näib hämar, põhjustades halva andmete kvaliteedi, ütles Heller.
"Põhimõte on see, et Kepler 1625 b-i on seni üks paremaid ekskomisjoni kandidaate, kuid see pole ikkagi hea kandidaat," sõnas Heller.
"Pisike päikesesüsteem"
Maa päikesesüsteemis on kuud üsna tavalised; ainult Merkuuril ja Veenusel pole kiviseid ega jäiseid satelliite. Kui enamik meie päikesesüsteemi kuudest on elu, nagu me seda teame, elamiskõlbmatud, kuid kolm neist on potentsiaalselt elamiskõlblikud. Jupiteri Europa sisaldab kuu jäise kooriku all vedelat ookeani. Saturni ümbruses majutab jäine kuu Enceladus ka ookeani, samas kui suitsuses Titanis on metaani ja etaani järvi, mis oleks võinud tekitada teistsugust elu kui Maa peal. Niisiis, Päikesesüsteemi ainus elamiskõlblik planeet (Maa) on süsteemi potentsiaalselt asustatavate kuude arvuga ületatud.
See võib tähendada häid uudiseid neile, kes otsivad elu teiste tähede ümbruses kuudel. Isegi kui vähesed planeedid on võimelised elama elu sellisena, nagu me seda teame, võivad nende kuud osutuda elamiskõlblikuks, ütles Heller.
"Väljakutsuvalt poolelt oodatakse, et kuud on oluliselt väiksemad ja kergemad kui nende planeedid," sõnas Heller. "See on lihtsalt see, mida me õpime Päikesesüsteemi kuude vaatlustest."
Kuna suurema massi või raadiusega objekte on kaugelt lihtsam leida, olgu need siis planeedid või kuud, teeb looduslikud satelliidid raskemini märgatavaks, ütles Heller.
Kui Kepler jahtib planeete, teeb ta seda, jälgides tähelt voolavat valgust, mida teadlased nimetavad valguskõveraks. (Kepler ei uurinud ühte tähte korraga, vaid uuris selle asemel tuhandeid tähti). Kui planeet liigub oma tähe ja Maa vahel, hämardub tähe valgus, võimaldades teadlastel kindlaks teha planeedi suuruse. Teadlased jälgivad mitut läbisõitu, et teha kindlaks, kui kaua kulub planeedil tähe tiirlemiseks.
Algsed uurijad märkasid ühe objekti, Kepler 1625 b kohta, et see sisaldas kummalist sekundaarset sukeldumist. Heller kasutas tähe kohal liikuva Jupiteri suuruse objekti kolme transiidi uurimiseks Kepleri avalikult kättesaadavat andmekogumit koos mõnede parukatega, mille võis põhjustada objekti ümber tiirlev kuu.
"Kui ja ainult siis, kui need täiendavad parukad tõepoolest tulenevad Kuust, on võimalik tuletada nii planeedi kui ka Kuu mass ja raadius planeedi-Kuu süsteemi dünaamikast, mille saab tuletada valguskõverast , "Ütles Heller.
Heller leidis, et massiivseks objektiks võib olla ükskõik mis planeedilt, mis on pisut massiivsem kui Saturn, kuni pruunini kääbuseni, peaaegu tähteni, mis pole piisavalt massiivne, et tuumas sulanduda, või isegi väga väikese massiga täht (VLMS), mis on kümnendik päikese massist. Kavandatav kuu võib ulatuda maasisaldusega gaasisatelliidist atmosfäärivaba kivi- ja veekaaslaseni.
Heller jõudis järeldusele, et Neptuuni massiekskursioon hiiglasliku planeedi või väikese massiga pruuni kääbuse ümber ei ühti meie päikesesüsteemi kuude massisuuruse suhtega. Kui Maal ja Pluutol on mõlemal planeedi suurusega võrreldes suured kuud, siis Päikesesüsteemi gaasihiiglastel on kuud lähemal 0,01–0,03 protsendile planeetide suurusest, selgub Puerto Rico ülikooli planeetide elujõulisuse laborist.
Varasemad teooriad ennustasid, et see suhe peaks laienema ka suurematesse maailmadesse, näib välistavat võimaliku eksooni olemasolu. Teisest küljest oleks mini-Neptuun suurema massiga pruuni kääbuse või VLMSi ümber selle suhtega rohkem kooskõlas, ütles Heller. [Mis kuust on tehtud?]
"Kui esmane läbitav objekt on väga väikese massiga täht ja kui selle Neptuuni suurune kaaslane selgub tegelikult olevat, siis näeksime orbiidil tillukest päikesesüsteemi päikesesarnase tähe ümber, umbes Maa kaugusel Päikesest . See oleks midagi omaette! " Ütles Heller.
Tema sõnul aitaks pisike päikesesüsteem teadlastel mõista, kuidas maailmad kujunevad, isegi ilma elamiskõlbmatu eksomoonipotentsiaalita.
"Kui esmane [objekt] oleks kas [pruun kääbus] või VLMS koos suure kaaslasega, tähendaks see põnevat silda planeetide moodustumise vahel tähtede ümber ja Kuu moodustumise vahel hiiglaslike planeetide ümber," ütles Heller.
Heller postitas oma uurimistöö arXivi eelprintimise serverisse.
Kuude sünd
Arvestades, et Kuu ja planeet - või täht - on käes - otsustas Heller uurida, kuidas Kuu võinuks tekkida.
"Päikesesüsteemi kuud on nende planeetide kujunemise ja evolutsiooni jälitajad," ütles ta uues artiklis. "Seega võib eeldada, et kuude avastamine ekstrasolaarsete planeetide ümber võib anda põhimõtteliselt uusi teadmisi eksoplaneetide kujunemisest ja arengust, mida ainuüksi eksoplaneetide vaatluste abil pole võimalik saada."
Seda silmas pidades rakendas Heller uuele potentsiaalsele eksomoonile kolme erinevat Kuu moodustumise mudelit Päikesesüsteemis.
Kõigepealt oli löögimudel, mis kirjeldab, kuidas teadlased arvasid, et Maa Kuu moodustas. Kui miljardeid aastaid tagasi Maa sisse uppus suur keha, lõi planeedilt nikerdatud praht uue kaaslase. Helleri sõnul on selle mudeli üheks omapäraks satelliitide ja planeetide suur suhe. Ehkki kavandatava Kuu suuruse suurus võrreldes selle peremehega oleks kokkupõrkega kooskõlas, väljendas ta muret, et vastuvõtva planeedi või tähe mass on palju suurem kui Maa Päikesesüsteemi ühegi planeedi mass.
Kuu moodustumise teises mudelis arenevad need pärast planeedi sündi järele jäänud gaasi ja tolmu hulgast ning nii arvatakse olevat moodustunud suurem osa gaasihiiglaste kuudest. Massi skaleerimise suhe, mis hoiab moone nende planeetidest palju väiksematena, on Kuu moodustumise loomulik tagajärg, mis toimub gaasivaeses keskkonnas valmis planeedi ümber, kirjutas Heller oma artiklis. Sama suhe muudab selle moodustamise meetodi ebatõenäoliseks, ütles ta.
"Kui kaaslase Kepler 1625 b ümber saab kinnitada ja mõlemat objekti saab kinnitada gaasihiigilisteks objektideks, siis oleks raske mõista, kuidas need kaks gaasiplaneeti võisid tekkida kas hiiglasliku löögi või in-situ akretsiooni ajal nende praegused orbiidid tähe ümber, "kirjutas Heller.
Ülejäänud võimalus on see, et kauge maailm hõivas Neptuuni suuruse objekti. Arvatakse, et Neptuuni kuu Triton ja mõlemad Marsi kuud on selliselt moodustunud. Eksomoon võis algselt moodustuda koos Maasuuruse kaaslasega, enne kui ta suurema objekti raskuse tõttu sellest eemale tõmbas, ütles Heller. Ta leidis, et Neptuuni massiobjekti jäädvustamine Kepler 1625 b poolt on võimalik planeedi praeguses asukohas.
Ehkki selline tabamine on põhimõtteliselt võimalik, ütles Heller Space.comile, et tema arvates on stsenaarium "väga ebatõenäoline".
Ja kuigi teadlased peavad praegu kinni kolmest erinevast Kuu moodustumise stsenaariumist Maa päikese ümber ümbritsevate planeetide jaoks, ei tähenda see, et looduslikud satelliidid ei saaks teist moodustada, ütles Heller.
"Võimalik, et see süsteem moodustus tegelikult mehhanismi kaudu, mida me pole päikesesüsteemis näinud," sõnas Heller.
Ta pakkus välja alternatiivse teooria, mis sarnaneb hiiglaslike planeetide moodustumisega, milles kaks objekti said alguse kiviste planeetide binaarsüsteemina. Paar võis gaasi ammutada allesjäänud materjali kettalt, nagu hiiglaslike planeetide moodustumise protsess, kusjuures tulevane planeet tarbib rohkem gaasi kui tema eeldatav kuu. Ta hoiatas, et see on spekulatsioon ja et kaks objekti ei pruugi pika aja jooksul stabiilsed olla.
Kui Neptuuni suurune eksomoon Kepler 1625 b ümber on tõeline, võiks uus süsteem pakkuda huvitavat pilku Kuu moodustumisel väljaspool Päikesesüsteemi, ütles Heller.
Kepleri andmed pole ainsad kättesaadavad uuringud. Oktoobris vaatasid Teachey ja Kipping Hubble'i abil süsteemi. Nende vaatluste tulemused tuleks varsti teatada.
Kuni selle ajani ei tundu asjad võimaliku eksoomika jaoks kuigi head.
"Eksoomoni erakorralist nõuet ei toeta selle kohta tehtud erakorralised tõendid," ütles Heller.
