Foreslått Exomoon Defies Formasjonsteorier


Kunstnerens gjengivelse av hva en exomon (blå) bane om en eksoplanett kan se ut. Nye teorier antyder at en av de ledende exomon kandidatene er enten dypt rar eller ikke en eksemon i det hele tatt. I fjor kunngjorde forskere at de hadde funnet det som kunne være den første månen som ble oppdaget utenfor solsystemet. Me

Kunstnerens gjengivelse av hva en exomon (blå) bane om en eksoplanett kan se ut. Nye teorier antyder at en av de ledende exomon kandidatene er enten dypt rar eller ikke en eksemon i det hele tatt.

I fjor kunngjorde forskere at de hadde funnet det som kunne være den første månen som ble oppdaget utenfor solsystemet. Men ny forskning på den antatte månens evolusjon kaller sin eksistens i tvil.

Hvis det eksisterer, er månen mest sannsynlig et stort objekt i Neptune-størrelsen som kretser en enda større gigantiske planet. Men det uhåndterlige systemet stammer til forståelse av hvordan det kan ha dannet, har forskere sagt.

I juli 2017 annonserte forskere motvillig mulig oppdagelse av en eksemon. En kandidatplan som ble identifisert av NASAs Kepler-teleskop, viste åpenlydende dips i lyset som strømmer fra planetens stjerne, noe som tyder på muligheten for en måne. Etter at exomoonjegeren David Kipping, Columbia University i New York, ba om tid på Hubble-romteleskopet for å følge opp på den uvanlige aktiviteten, prøvde ulike medier utforskningen. Dette førte til at Kipping og Columbias Alex Teachey, lederforsker om potensiell oppdagelse, kunngjorde muligheten for første observasjon av en eksemon.

René Heller, en astrofysiker ved Max Planck-instituttet i Tyskland, benyttet anledningen til å analysere Kepler-dataene selvstendig. I tillegg til å plage ut et størrelsesområde for den potensielle månen, undersøkte Kepler 1625 bi også mulige formasjonsmetoder.

"Det viser seg at Kepler 1625 bi faktisk ikke er en god kandidat til en eksemon, " fortalte Heller Space.com via e-post, og påpekte at det opprinnelige forskerteamet sa at Kepler-dataene alene var tvetydige. (Det var derfor de planla å følge opp med Hubble-romteleskopet.) En stor del av problemet stammer fra at foreldre-stjernen er så langt fra Jorden at det ser ut til å være svakt, noe som resulterer i dårlig datakvalitet, sa Heller.

"Bunnlinjen er at Kepler 1625 bi er en av de beste exomoon kandidatene så langt, men det er fortsatt ikke en god kandidat, " sa Heller.

"Et lite solsystem"

I jordens solsystem er måner ganske vanlig; bare kvikksølv og venus har ingen steinete eller isete satellitter. Mens de fleste av vårt solsystems måner er ugjestmilde til livet som vi kjenner det, er tre potensielt beboelige. Jupiters Europa inneholder et flytende hav under månens isete skorpe. Omkring Saturn, er den isete månen Enceladus også vert for et hav, mens smoggy Titan har innsjøer av metan og etan som kunne ha tillatt en slags liv som er forskjellig fra det som er på jorden for å danne. Så, solsystemets eneste beboelige planet (Earth) er overordnet av systemets potensielt beboelige måner.

Det kan bety gode nyheter for de som ser etter livet på måner rundt andre stjerner. Selv om få planeter er i stand til å holde livet som vi vet, kan månene deres vise seg å være beboelige, sa Heller.

"På den utfordrende siden forventes måner å være betydelig mindre og lettere enn deres planeter, " sa Heller. "Det er bare det vi lærer av observasjoner av solsystemets måner."

Fordi objekter med større masse eller radius er enklere å finne langt unna, er det planeter eller måner, som gjør naturlige satellitter vanskeligere å få øye på, sier Heller.

Når Kepler jager planeter, gjør det ved å se på lyset som strømmer fra en stjerne i hvilke forskere kaller en lyskurve. (Kepler studerte ikke en stjerne av gangen, men i stedet undersøkte tusenvis av stjerner samtidig.) Når en planet beveger seg mellom stjernen og jorden, dimmes stjernens lys, slik at forskere kan bestemme planets størrelse. Forskere observere flere pass for å avgjøre hvor lang tid det tar planeten å bane sin stjerne.

Det som de opprinnelige forskerne la merke til om ett objekt, Kepler 1625 b, var at det inneholdt en merkelig sekundær dukkert. Heller brukte det allment tilgjengelige datasettet fra Kepler for å studere tre transitter av en Jupiter-størrelse objekt som beveger seg over stjernen, sammen med noen wiggles som kunne ha blitt forårsaket av en måne som bane gjenstanden.

"Hvis, og bare hvis disse ekstra wiggles virkelig stammer fra månen, så er det mulig å utlede massen og radiusen til både planeten og månen fra dynamikken til planetmånesystemet som kan avledes fra lyskurven, Sier Heller.

Heller bestemte seg for at den massive gjenstanden kunne være alt fra en planet litt mer massiv enn Saturn opp til en brun dverg, en nesten stjerne ikke ganske massiv nok til å antennes fusjon i kjernen, eller til og med en veldig lavmassestjerne (VLMS) som er en tiende solens masse. Den foreslåtte månen kan variere fra en jordmassasatellit til en berg-og-vann-kompanjon uten atmosfære.

Heller konkluderte med at en Neptun-masse-eksomon rundt en gigantisk planet eller lavmassebrun dverg ikke ville samsvare med masseskalingsforholdet som finnes i vårt solsystems måner. Mens jord og Pluto begge har store måner i forhold til planets størrelser, har solsystemets gassgiganter en måner nærmere 0, 01 til 0, 03 prosent av planetens størrelser, ifølge planetarisk laboratorium ved University of Puerto Rico.

Tidligere teorier spådde at dette forholdet skulle strekke seg til større verdener, som tilsynelatende utelukker eksistensen av den potensielle eksomonen. På den annen side ville en mini-Neptune rundt en høymassebrun dverg eller en VLMS være mer i tråd med dette forholdet, sa Heller.

"Hvis det primære transiteringsobjektet er en veldig lavmassestjerne, og hvis dens Neptun-størrelse følgesvenn viser seg å eksistere, så ville vi se et lite solsystem i bane rundt en sollignende stjerne på omtrent jordens avstand til solen Dette ville være noe på egen hånd! " Heller sa.

Selv uten potensialet for en beboelig eksemon, kan det lille solsystemet hjelpe forskere å forstå hvordan verdener danner, sa han.

"Hvis det primære [objektet] var enten en [brun dverge] eller en VLMS med en stor følgesvenn, ville dette representere en fascinerende bro mellom planetformasjon rundt stjerner og månedannelse rundt gigantiske planeter, " sa Heller.

Heller publiserte sin forskning på arXiv preprint-serveren.

Fødsel av måner

Med estimater av månen og planeten eller stjernen i hånden bestemte Heller seg for å se på hvordan månen kunne ha dannet seg.

"Månene i solsystemet fungerer som spor av vertskapets formasjon og evolusjon, " sa han i det nye papiret. "Man kan derfor forvente at oppdagelsen av måner rundt ekstrasolare planeter kunne gi grunnleggende ny innsikt i dannelsen og utviklingen av eksoplaneter som ikke kan oppnås ved eksoplanet observasjoner alene."

Med dette i tankene brukte Heller de tre forskjellige modellene av månedannelse i solsystemet til den nye potensielle eksomonen.

Først opp var virkningsmodellen, som beskriver hvordan forskere tror Jordens måne dannet. Når en stor kropp slengte seg inn i jorden for milliarder av år siden, skapte ruskene skåret fra planeten en ny følgesvenn. Ifølge Heller er en spesiell egenskap ved denne modellen det høye forholdet mellom satellitter til planeter. Mens den store størrelsen på den foreslåtte månen i forhold til sin vert ville være konsistent med en innvirkning, uttrykte han bekymring for at vertenes planet eller stjernens masse var langt høyere enn en planet i jordens solsystem.

I den andre modellen av månedannelse utvikler de seg fra gass og støv igjen etter at planeten er født, og det er slik at de fleste gassgigantens måner antas å ha dannet seg. Masseskaleringsforholdet som holder månene så mye mindre enn deres planeter, er et naturlig utfall av månedannelse som skjer i det gass-sultne miljøet rundt en ferdig planet, skrev Heller i papiret. Det samme forholdet gjør denne formasjonsmetoden usannsynlig, sa han.

"Hvis følgesvenn rundt Kepler 1625b kan bekreftes, og begge objekter kan valideres som gigantiske objekter, ville det være vanskelig å forstå hvordan disse to gassplanene muligens kunne ha dannet seg enten ved en gigantisk innflytelse eller in situ-utvidelse på deres nåværende baner rundt stjernen, "skrev Heller.

Den gjenværende muligheten er at den fjerne verden fanget et Neptun-størrelse objekt. Neptunens måne, Triton, og begge marsmåner antas å ha dannet seg på denne måten. Exomonen kunne ha opprinnelig dannet med en jordstørrelse følgesvenn, før han ble trukket bort av det ved tyngdekraften til det større objektet, sa Heller. Han bestemte seg for at fangsten av et Neptun-massobjekt ved Kepler 1625 b er mulig på planets nåværende sted.

Likevel, mens en slik fangst er mulig i prinsippet, forteller Heller Space.com, mener han at scenariet er "veldig usannsynlig".

Og selv om forskere for tiden holder seg til de tre forskjellige månedannelsesscenariene for planeter rundt jordens sol, betyr det ikke at naturlige satellitter ikke kunne danne seg en annen måte, sa Heller.

"Det er mulig at dette systemet egentlig dannet gjennom en mekanisme som vi ikke har sett i solsystemet, " sa Heller.

Han foreslo en alternativ teori, som ligner på formasjonen av gigantisk planet, hvor de to gjenstandene startet som et binært system av steinete planeter. Paret kunne ha trukket gass fra disken av gjenværende materiale, som prosessen med hvilke gigantiske planeter danner, med fremtidens planet som bruker mer gass enn sin vilde måne. Han advarte at dette var spekulasjon og at de to gjenstandene kanskje ikke var stabile over lange tidsskalaer.

Likevel, hvis Neptun-størrelse exomonen rundt Kepler 1625 b er ekte, kunne det nye systemet gi et spennende glimt på månedannelse utenfor solsystemet, sa Heller.

Kepler-dataene er ikke den eneste tilgjengelige forskningen. I oktober så Teachey og Kipping på systemet ved hjelp av Hubble. Resultatene fra disse observasjonene bør bli annonsert snart.

Inntil da ser ting ikke bra ut for den potensielle exomonen.

"Den ekstraordinære påstanden til en eksemon støttes ikke av ekstraordinære bevis for det, " sa Heller.

REDAKTØRENS ANBEFALINGER

  • Astronomer på jakt etter eksomoner som kan være vert for Alien Life
  • Icy Water Moons som kan være vert for livet (infographic)
  • Ny teknikk søker etter eksomoner ved lyset av deres planeter

Opphavsrett 2017 SPACE.com , et kjøpsselskap . Alle rettigheter reservert. Dette materialet kan ikke bli publisert, kringkastet, omskrevet eller omfordelt.