Egzoksiężyc czy nie księżyc?
Latem 2017 roku naukowcy ogłosili, że odkryli pierwszy księżyc planety spoza naszego Układu Słonecznego. Ma to być duży obiekt, wielkością odpowiadający rozmiarowi Neptuna, orbitujący wokół jeszcze większej gazowej planety. Nowe badania nad ewolucją tego obiektu przynoszą jednak poważne wątpliwości co do wcześniejszych teorii.
W lipcu 2017 roku naukowcy z pewną niechęcią i dużą dozą ostrożności ogłosili potencjalne odkrycie pierwszego egzoksiężyca. Obserwacje kandydata na planetę (Kepler 1625 b), wykonane przez Kosmiczny Teleskop Keplera, wykazały zakrzywienie w strumieniu światła płynącym z gwiazdy, co może oznaczać, że planeta ta ma swój księżyc. Byłby to pierwszy odkryty egzoksiężyc w historii.
Prof. David Kipping z Uniwersytetu Columbia znany jest w swoim środowisku jako tropiciel egzoksiężyców (ang. exomoon hunter), kiedy więc zgłosił zapotrzebowanie na obserwację tego wyrywka przestrzeni przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a, niektóre media zaczęły drążyć temat. Zmuszeni sytuacją, prof. Kipping i prof. Alex Teachey z tej samej uczelni, główny autor badań, ogłosili potencjalne odkrycie.
Dane z teleskopu Keplera ponownie przeanalizował niedawno dr René Heller, astrofizyk z Instytutu Maxa Plancka. Badał potencjalny obiekt nazwany Kepler 1625 b-i pod kątem jego wielkości, masy i możliwych sposobów formowania się. Jak powiedział w wywiadzie dla portalu Space.com, obiekt jest najlepszym jak dotąd odkrytym kandydatem na egzoksiężyc. Co nie oznacza jednak, że jest dobrym kandydatem. Główny problem polega na tym, że gwiazda oświetlająca obserwowane obiekty jest bardzo oddalona od Ziemi i nie przynosi nam odpowednio mocnego światła. Właśnie z tego powodu pierwsi badacze postanowili posłużyć się także teleskopem Hubble'a, który zapewni dodatkową perspektywę.
Poszukiwania egzoksiężyców są motywowane prostą statystyką. Nawet w Układzie Słonecznym istnieje tylko jedna planeta – Ziemia – która ma warunki odpowiednie do potencjalnego utrzymania życia. Równocześnie istnieją aż trzy takie księżyce. Europa – satelita Jowisza – posiada płynny ocean ukryty pod lodową powłoką. Wokół Saturna krążą zaś Enceladus, także posiadający duże pokłady płynnej wody, oraz Tytan, którego metanowe i etanowe jeziora mogłyby, zdaniem naukowców, być dobrym środowiskiem dla powstania życia w innej niż ziemska formie. Jeśli więc taka opcja funkcjonuje u nas, to jest też możliwa w światach poza Układem Słonecznym.
Oczywiście odnalezienie księżyców poza Układem Słonecznym będzie znacznie trudniejsze niż znalezienie takich planet, w założeniu znacznie większych. Kosmiczny Teleskop Keplera poszukuje potencjalnych planet, obserwując strumienie światła docierające do obiektów z ich gwiazd. Na tej podstawie określa się tak zwaną krzywą blasku, która odwzwierciedla zmianę jasności obiektu w czasie. W ten sposób można ustalić wielkość planety i czas jej obiegu wokół gwiazdy.
Kipping i Teachey, obserwując obiekt Kepler 1625 b, zauważyli dziwne wtórne odchylenie na krzywej. Zdaniem Hellera przyczyn tego zjawiska może być jednak znacznie więcej niż tylko istnienie księżyca. Może to być mniejsza planeta albo nawet bardzo niewielka gwiazda, zwana brązowym karłem.
Wątpliwości Hellera budzi przede wszystkim zestawienie rozmiarów potencjalnej planety i księżyca z proporcjami, które znamy z naszego układu planetarnego. Ziemia i Pluton, czyli skaliste obiekty, mają satelity stosunkowo niewiele mniejsze od nich samych (Charon, największy księżyc Plutona, jest od niego zaledwie o połowę mniejszy). Ale księżyce wielkich gazowych planety – do których podobna ma być Kepler 1625 b – mają masę równą średnio 0,01–0,03 masy planety. Współczesne teore zakładają, że podobne proporcje powinny być zachowane w przypadku domniemanego satelity.
Narodziny księżyców
– W Układzie Słonecznym księżyce służą nam jako źródło informacji o formowaniu się i ewolucji powiązanych z nimi planet – twierdzi Heller w najnowszej publikacji. – Możemy więc zakładać, że odkrycie księżyców wokół egzoplanet może wzbogacić nas o nowy punkt widzenia na formowanie się i ewolucję egzoplanet.
Znamy trzy modele powstawania księżyców. Pierwszy, to wydzielenie się ułamka planety, spowodowane zderzeniem z innym ciałem niebieskim. Tak prawdopodobnie 4,5 miliarda lat temu powstał nasz, ziemski Księżyc. W drugim modelu księżyce powstają z gazu i pyłu pozostałego po formowaniu się planety. W takiej sytuacji – charakterystycznej dla wielkich gazowych planet naszego układu – księżyce są znacznie mniejsze niż obiekty, wokół których krążą. Trzeci model polega na przechwyceniu obiektu przez grawitację planety. To miało prawdopodobnie miejsce w przypadku Trytona (księżyca Neptuna) i obu marsjańskich satelitów.
Są to modele opracowane na podstawie przypadków, które zaszły w Układzie Słonecznym, można więc założyć, że obserwowany system mógł powstać w inny, niespotkany wcześnie sposób. Heller proponuje takie rozwiązanie: dwa obiekty tworzą się jako binarny system skalnych planet. Z biegiem czasu wchłaniają w swoją masę otaczający je gaz – właśnie w ten sposób powstały znane nam duże planety gazowe. Jedna z pary planet pochłania znacznie więcej gazu niż druga i ta stopniowo z roli partnera przechodzi w rolę satality, które bardziej przypominają duże planetoidy niż kształtne księżyce.
Jeśli więc istnieje egzoksiężyc krążący wokół planety Kepler 1625 b, to możemy z tego wynieść bardzo ciekawe i wartościowe informacje. Na razie jednak mamy zbyt wiele wątpliwości. Być może więcej dowiemy się kiedy Teachey i Kipping ogłoszą wyniki obserwacji systemu, który przeprowadzany jest teraz przy pomocy teleskopu Hubble'a.
Opracowano na podstawie artykułu „That's No Moon? Proposed Exomoon Defies Formation Theories” opublikowanego na portalu Space.com
