Hvad måner i andre stjernesystemer afslører om planeter som Neptun og Jupiter

Hvad er forskellen mellem et planet-satellitsystem, som vi har med Jorden og månen, versus en binær planet - to planeter, der kredser om hinanden i en kosmisk do-si-do?

Jeg er en astronom, der er interesseret i planeter, der kredser omkring stjerner, og gasgiganter - Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun i vores solsystem - er de største og nemmeste planeter at opdage. Det knusende tryk i deres gasfyldte atmosfære betyder, at det er usandsynligt, at de er gæstfrie til livet. Men de stenede måner, der kredser om sådanne planeter, kunne have forhold, der er mere imødekommende. Sidste år, astronomer opdagede en eksomåne på størrelse med en planet, der kredsede om en anden gasgigantisk planet uden for vores solsystem.

I et nyt blad, Jeg hævder, at denne exomoon virkelig er det, der kaldes en fanget planet.

Er den første opdagede 'exomoon' virkelig en måne?

Ægte jordanaloger, der kredser om sollignende stjerner, er meget svære at opdage, selv med de store Keck-teleskoper. Opgaven er lettere, hvis værtsstjernen er mindre massiv. Men så skal planeten være tættere på stjernen for at være varm nok, og stjernens gravitationelle tidevand kan fange planeten i en tilstand med en permanent varm side og en permanent kold side. Dette gør sådanne planeter mindre attraktive som et potentielt sted, der kan rumme liv. Når gasgiganter, der kredser om sollignende stjerner, har stenede måner, disse kan være mere sandsynlige steder at finde liv.

I 2018, to astronomer fra Columbia University rapporterede om den første foreløbige observation af en exomoon - en satellit, der kredser om en planet, der selv kredser om en anden stjerne. Et mærkeligt træk var, at denne exomoon Kepler-1625b-i var meget mere massiv end nogen måne fundet i vores solsystem. Den har en masse svarende til Neptun og kredser om en planet, der i størrelse svarer til Jupiter.

Astronomer forventer, at måner af planeter som Jupiter og Saturn kun har masser af et par procent af Jorden. Men denne nye eksomåne var næsten tusind gange større end de tilsvarende kroppe i vores solsystem - måner som Ganymedes og Titan, der kredser om Jupiter og Saturn, henholdsvis. Det er meget vanskeligt at forklare dannelsen af ​​en så stor satellit ved hjælp af nuværende modeller for månedannelse.

I en ny model, jeg udviklede, Jeg diskuterer, hvordan sådan en massiv exomoon dannes gennem en anden proces, hvor det virkelig er en fanget planet.

Alle planeter, store og små, start med at samle kroppe på størrelse med asteroide for at lave en stenet kerne. På dette tidlige stadie i udviklingen af ​​et planetsystem, de stenede kerner er stadig omgivet af en gasformig skive, der er tilbage fra dannelsen af ​​moderstjernen. Hvis en kerne kan vokse hurtigt nok til at nå en masse svarende til 10 Jorder, så vil den have tyngdekraften til at trække gas ind fra det omgivende rum og vokse til den massive størrelse af Jupiter og Saturn. Imidlertid, denne gasophobning er kortvarig, da stjernen dræner det meste af gassen i skiven, støvet og gassen omkring en nydannet stjerne.

Hvis der er to kerner, der vokser i umiddelbar nærhed, så konkurrerer de om at fange sten og gas. Hvis en kerne bliver lidt større, det opnår en fordel og kan selv fange hovedparten af ​​gassen i nabolaget. Dette efterlader det andet legeme uden yderligere gas at opfange. Dens nabos øgede tyngdekraft trækker den mindre krop ind i rollen som en satellit, omend en meget stor en. Den tidligere planet er efterladt som en superstor måne, kredser om planeten, der slog den ud i kapløbet om at fange gas.

En rest kerne som et tilbageblik i historien

Set i denne sammenhæng, den erobrede planet er usandsynligt at være beboelig. Voksende planetkerner har gasformige hylstre, som gør dem mere som Uranus og Neptun - en blanding af sten, is og gas, der ville være blevet til en Jupiter, hvis den ikke så groft var blevet afskåret af sin større nabo.

Imidlertid, der er andre implikationer, der er næsten lige så interessante. At studere kernerne af gigantiske planeter er meget vanskeligt, fordi de er begravet under flere hundrede jordmasser af brint og helium. I øjeblikket, JUNO-missionen forsøger at gøre dette for Jupiter. Imidlertid, at studere egenskaberne ved denne exomoon kan gøre det muligt for astronomer at se den nøgne kerne af en gigantisk gasformig planet, når den bliver fjernet fra sin gasformige kappe. Dette kan give et øjebliksbillede af, hvordan Jupiter kan have set ud, før den voksede til sin nuværende enorme størrelse.

Dette exomoon-system Kepler-1625b-i er lige på kanten af, hvad der kan detekteres med den nuværende teknologi. Der kan være mange flere objekter som dette, der kunne afsløres med fremtidige forbedringer i teleskopets muligheder. Efterhånden som astronomernes optælling af exoplaneter fortsætter med at vokse, systemer som exomoonen og dens vært fremhæver et problem, der vil blive vigtigere, efterhånden som vi går fremad. Denne exomoon afslører, at egenskaberne af en planet ikke udelukkende er en konsekvens af dens masse og position, men kan afhænge af dens historie og det miljø, hvori det er dannet.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.