Forskere fastslår, at planetarisk kollision kan danne en måne, der er stor nok til, at Kepler kan opdage

Kepler-rumfartøjet har været produktiv i sin søgen efter planeter uden for vores solsystem, kendt som exoplaneter, opdager tusinder siden opsendelsen i 2009. Men jagten på måner, der kredser om disse exoplaneter, eller exomoons, er langt mere udfordrende. Selvom der hidtil ikke er blevet fundet nogen exomoons, en ny undersøgelse viser, at eftersøgningen ikke er forgæves.

Forskere har for første gang påvist, at det er muligt for en planetarisk kollision at danne en måne, der er stor nok til, at Kepler kan opdage. Lawrence Livermore National Laboratory-fysiker Megan Bruk Syal og Amy Barr fra Planetary Science Institute gennemførte en serie på omkring 30 simuleringer for at udforske, hvordan forskellige faktorer påvirker månens skabelse. Til sidst, de var i stand til at indsnævre et sæt forhold, der ville skabe satellitter, der var meget større end Jordens måne. Undersøgelsen - "Formation of massive rocky exomoons by giant impact" - vil blive vist i maj-udgaven af ​​Royal Astronomical Society's Monthly Notices.

"Vi modellerede ikke noget, der er blevet observeret, " sagde Syal. "Dette problem var mere abstrakt, mere teoretisk. Det tog lidt tid, men når vi var i stand til at generere disse massive måner, vi var ret spændte."

Den førende tankegang om skabelsen af ​​Jordens måne er, at en planetoide på størrelse med Mars kolliderede med en mindre proto-Jorden for omkring 4,5 milliarder år siden, udstøder betydeligt affald i kredsløb, der konsolideres til en skive og til sidst månen. Resultatet var en satellit, der er omkring 1,2 procent af Jordens masse. Men for at en exomoon skal være stor nok til, at Kepler kan detektere med eksisterende transitteknikker, det skal være mindst 10 procent af Jordens størrelse, ifølge detektionskriterier fra projektet "Hunt for Exomoons with Kepler".

Tidligere forskning på Jordens måne overvejede faktorer som anslagsvinklen og relative masser af sammenstødende kroppe. Efterhånden som anslagsvinklen bliver mere skrå, mere materiale sprøjtes ind i kredsløb. Tilsvarende når de to kroppe nærmer sig lige store, diskmassen øges. Men denne undersøgelse fandt ud af, at en tredje faktor – nedslagshastighed – også spiller en afgørende rolle i at bestemme, hvor stor en måne et nedslag kan skabe.

"Tidligere forskning har fokuseret på et ret snævert sæt betingelser, gunstig til at danne jordens måne, " sagde Syal. "Dette er den første undersøgelse, der overvejer en meget bredere vifte af påvirkningsscenarier, at udforske hele spektret af, hvad der kan være muligt i andre planetsystemer. Der er en masse ukendt territorium."

Når først anslagshastigheden overstiger en vis tærskel, simuleringerne viser et brat fald i mængden af ​​masse, som disken kan beholde. Ved at justere disse tre variabler, Syal og Barr demonstrerede et sæt scenarier, der ville resultere i skabelsen af ​​massive måner:En kollision mellem objekter af samme størrelse, der er 2 til 7 jordmasser, i en skrå anslagsvinkel, og hastighed nær flugthastighed kan starte i kredsløb nok masse til at skabe en satellit, der er stor nok til at blive opdaget i Kepler-transitdata. I fremtiden, når exomoons med succes observeres, resultater fra denne undersøgelse kan bruges til at begrænse deres individuelle dannelseshistorier.