At finde jordlignende planeter i andre solsystemer ved at lede efter måner

At finde en nøjagtig kopi af Jorden et sted i universet lyder som en vidtløftig forestilling, men videnskabsmænd tror, ​​at fordi Jorden skete i vores solsystem, noget lignende er bundet til at eksistere et andet sted. University of Illinois Urbana-Champaign-forsker Siegfried Eggl og hans kolleger siger, at kredsende måner kan spille en nøglerolle i at holde planeter beboelige over lange perioder og har identificeret en metode til at finde dem.

"I vores solsystem, vi har et gennemsnit på 20 måner, der kredser om hver planet. Så, vi havde mistanke om, at der er måner omkring planeter i andre systemer, også. Der er virkelig ingen grund til, at der ikke skulle være nogen, sagde Eggl, en professor ved Institut for Luftfartsteknik ved UIUC.

Eggl sagde, at astronomer, der bruger Atacama Large Millimeter Array, for nylig har observeret, hvad de mener er bevis på, at en måne dannes omkring den ekstrasolare planet PDS 70c. Det næste trin er at finde måner omkring planeter, der har to stjerner.

Nogle planeter i andre solsystemer kan ses ved hjælp af meget store teleskoper som ALMA, W.M. Keck-observatoriet på Hawaii eller European Southern Observatory i Chile, men fuldt dannede måner er stadig for små til at få øje på.

"Vi ved, at de er der. Vi skal bare kigge nærmere. Men fordi det er så svært at se dem, vi har identificeret en måde at opdage dem på gennem den effekt, de har på en planet ved hjælp af transittidsvariationer."

Eggl sagde, at de kan observere, hvordan planeter opfører sig i kredsløb og sammenligne disse observationer med modeller med og uden måner. "Vi kender planeterne, stjerner, og måner i vores solsystem interagerer gravitationsmæssigt som et kæmpe brætspil, Eggl sagde. "Månen interagerer tidevandsmæssigt med Jorden og bremser sin egen rotation, men solen er der også, trækker i begge. En anden stjerne ville fungere som en anden ekstern perturber for systemet."

Eggl forklarede, når en planet passerer foran en stjerne dæmpes stjernen lidt. En måne, der trækker i planeten, får planeten til at slingre let på sin bane. Denne slingre gør, at stjernen bliver mørkere nogle gange tidligere og andre gange senere. I et dobbeltstjernesystem, yderligere variationer i transittidspunktet skyldes den tvungne, elliptiske baner for planeten og dens måne. Hvis det opdages, disse variationer kan føre til yderligere indsigt i systemets egenskaber.

Meget ligesom at bevise, at der er vind ved at observere trægrene, der bøjer sig, Eggl sagde "Dette er et indirekte bevis på en måne, fordi der ikke er noget andet, der kunne trække på planeten på den måde."

Selvfølgelig, dette antager, at planeter ikke mistede deres måner undervejs.

"Vi skulle først bestemme orbitale resonanser i de systemer, vi så på, " sagde Eggl. "Når måner og planeter har let elliptiske baner, de bevæger sig ikke altid med samme hastighed. Jo mere excentrisk en bane, jo flere frekvenser kan exciteres, og vi ser disse resonanser blive mere og mere vigtige. På et tidspunkt vil der være overlappende resonanser, der kan føre til kaos i systemet. I vores undersøgelse har vi vist, imidlertid, at der er nok stabil 'fast ejendom' til at fortjene en grundig søgning efter måner omkring planeter i dobbeltstjernesystemer."

Billy Quarles, hovedforfatter af undersøgelsen, sagde, "Den største forskel med binære systemer er, at den ledsagende stjerne opfører sig som tidevandet på stranden, hvor den med jævne mellemrum kommer ind og ætser strandfronten væk. Med en mere excentrisk binær bane, en større del af den stabile 'fast ejendom' fjernes. Dette kan hjælpe meget i vores søgen efter måner i andre stjernesystemer."

Den nederste linje for Eggl er, at vores solsystem sandsynligvis ikke er så specielt, som vi gerne ville tro, det er.

"Hvis vi kan bruge denne metode til at vise, at der er andre måner derude, så er der sikkert andre systemer, der ligner vores, " sagde han. "Månen er sandsynligvis også kritisk for udviklingen af ​​liv på vores planet, For uden månen ville Jordens aksehældning ikke være så stabil, hvis resultater ville være skadelige for klimastabiliteten. Andre peer-reviewede undersøgelser har vist forholdet mellem måner og muligheden for komplekst liv."

Studiet, "Exomoons in Systems with a Strong Perturber:Applications to α Cen AB, " af Billy Quarles og Gongije Li fra Georgia Tech, Siegfried Eggl fra UIUC, og Marialis Rosario-Franco fra National Radio Astronomy Observatory og University of Texas i Arlington, dukker op i Det astronomiske tidsskrift .