Antydninger af en vulkansk aktiv exomoon

En stenet ekstrasolar måne (exomoon) med boblende lava kan kredse om en planet 550 lysår væk fra os. Dette foreslås af et internationalt hold af forskere ledet af universitetet i Bern på basis af teoretiske forudsigelser, der matcher observationer. "Exo-Io" ser ud til at være en ekstrem version af Jupiters måne Io.

Jupiters måne Io er den mest vulkansk aktive krop i vores solsystem. I dag, der er indikationer på, at en aktiv måne uden for vores solsystem, en exo-Io, kunne være skjult ved exoplanetsystemet WASP-49b. "Det ville være en farlig vulkansk verden med en smeltet overflade af lava, en måneversion af tætte Super Earths som 55 Cancri-e" siger Apurva Oza, postdoc ved Physics Institute ved University of Bern og associeret med NCCR PlanetS, "et sted, hvor jedierne går for at dø, farligt velkendt for Anakin Skywalker." Men objektet, som Oza og hans kolleger beskriver i deres arbejde, ser ud til at være endnu mere eksotisk end Star Wars science fiction:den mulige exomoon ville kredse om en varm kæmpe planet, som igen ville race én gang rundt om sin værtsstjerne på mindre end tre dage - et scenarie 550 lysår væk i den uanselige konstellation Lepus, under det lyse Orion-stjernebillede.

Natriumgas som indicier

Astronomer har endnu ikke opdaget en stenet måne ud over vores solsystem, og det er på grundlag af indicier, at forskerne i Bern konkluderer, at exo-Io eksisterer:Natriumgas blev detekteret ved WASP 49-b i en unormalt stor højde. "Den neutrale natriumgas er så langt væk fra planeten, at det er usandsynligt, at den udelukkende udsendes af en planetvind, " siger Oza. Observationer af Jupiter og Io i vores solsystem, af det internationale hold, sammen med massetabsberegninger viser, at en exo-Io kunne være en meget plausibel kilde til natrium ved WASP 49-b. "Natriumet er lige hvor det skal være" siger astrofysikeren.

Tidevand holder systemet stabilt

Allerede i 2006 Bob Johnson fra University of Virginia og afdøde Patrick Huggins ved New York University, USA havde vist, at store mængder natrium på en exoplanet kunne pege på en skjult måne eller ring af materiale, og for ti år siden, forskere ved Virginia beregnede, at et så kompakt system af tre kroppe:stjerne, tæt på kæmpe planet og måne, kan være stabil over milliarder af år. Apurva Oza var dengang studerende i Virginia, og efter sin ph.d. på månens atmosfære i Paris, besluttede at samle disse forskeres teoretiske beregninger op. Han offentliggør nu resultaterne af sit arbejde sammen med Johnson og kolleger i Astrofysisk tidsskrift .

"De enorme tidevandskræfter i sådan et system er nøglen til alt, " forklarer astrofysikeren. Den energi, som tidevandet frigiver til planeten og dens måne, holder månens kredsløb stabil, samtidig varme det op og gøre det vulkansk aktivt. I deres arbejde, forskerne var i stand til at vise, at en lille stenet måne kan skubbe mere natrium og kalium ud i rummet gennem denne ekstreme vulkanisme end en stor gasplanet, især i store højder. "Natrium- og kaliumlinjer er kvanteskatte for os astronomer, fordi de er ekstremt lyse, " siger Oza, "de vintage gadelamper, der lyser vores gader op med gul dis, er beslægtet med den gas, vi nu opdager i spektrene af et dusin exoplaneter."

"Vi skal finde flere spor"

Forskerne sammenlignede deres beregninger med disse observationer og fandt fem kandidatsystemer, hvor en skjult exomoon kan overleve mod destruktiv termisk fordampning. For WASP 49-b kan de observerede data bedst forklares ved eksistensen af ​​en exo-Io. Imidlertid, der er andre muligheder. For eksempel, exoplaneten kunne være omgivet af en ring af ioniseret gas, eller ikke-termiske processer. "Vi skal finde flere spor, " Oza indrømmer. Forskerne er derfor afhængige af yderligere observationer med jordbaserede og rumbaserede instrumenter.

"Mens den nuværende bølge af forskning går mod beboelighed og biosignaturer, vores signatur er en signatur på ødelæggelse, " siger astrofysikeren. Nogle få af disse verdener kan blive ødelagt på et par milliarder år på grund af det ekstreme massetab. "Det spændende er, at vi kan overvåge disse destruktive processer i realtid, som fyrværkeri, " siger Oza.