Hvad er det maksimale antal måner, som Jorden kan have?

I en nylig undersøgelse offentliggjort i Earth and Planetary Astrophysics , et team af forskere fra University of Texas i Arlington, Valdosta State University, Georgia Institute of Technology og National Radio Astronomy Observatory estimerede, hvor mange måner teoretisk kunne kredse om Jorden, mens de opretholder nuværende forhold såsom orbital stabilitet. Denne undersøgelse åbner potentialet for bedre forståelse af planetariske dannelsesprocesser, som også kan anvendes til at identificere eksomooner, der muligvis også kredser om jordlignende exoplaneter.

"I et tidligere arbejde undersøgte jeg planetpakning for Alpha Centauri binæren," sagde Dr. Billy Quarles, en assisterende professor i astronomi og astrofysik ved Valdosta State University, og en medforfatter på undersøgelsen. "I det tilfælde udviklede jeg et estimat for antallet af planeter, der kunne eksistere inden for hver stjernes beboelige zone. I det scenarie gav den beboelige zone naturlige grænsebetingelser, hvor jeg var i stand til at bruge den samme dynamiske formalisme til problemet med måner. (ved at bruge Jord-sol systemet som et binært system.) For at definere den ydre grænse udviklede en af ​​mine medforfattere et skema, som vi kunne bruge. Ved at kombinere disse ideer forventede vi, at>10 Ceres-, 6 Pluto- og 4 Objekter på størrelse med Luna ville være mulige (dvs. tabel 2 fra vores papir)."

Mens der er over 200 måner i vores solsystem, kredser kun tre terrestriske (klippeagtige) planeter:vores måne (Luna) rundt om Jorden og Phobos og Deimos omkring Mars. De resterende 200+ måner kredser om alle gasgiganterne, inklusive Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. Som undersøgelsen bemærker, forventes denne store forskel, da "de oplever forskellige dannelsesmekanismer og orbitale evolutionsprocesser." Undersøgelsen diskuterer, hvordan det maksimalt tilladte antal måner, der kunne eksistere omkring Jorden, afhænger af de antagne størrelser af månerne selv. I dette tilfælde brugte forskerne objekter på størrelse med Ceres, Pluto og Luna til at bestemme, hvor mange af hver der kunne kredse om Jorden. Resultaterne viste, at orbital stabilitet kunne opretholdes med satellitter op til 7 ± 1 Ceres-masse, 4 ± 1 Pluto-masse og 3 ± 1 Luna-masse måner.

"Overraskelsen var, at prototyperne med lavere masse var mere begrænsede, hvilket vi tilskriver deres øgede spredningssandsynlighed (fra en lavere inerti)," sagde Quarles. "Forstyrrelserne fra nabomåner er nok til at forårsage betydelig spredning inden for et par tusinde år. Vi var nødt til at reducere antallet af måner for at tage højde for dette."

Som det ses med Jupiters galilæiske måner, kan små satellitter, der kredser om et meget større planetarisk legeme, resultere i det, der er kendt som tidevandsopvarmning, hvor den konstante strækning og komprimering af de meget mindre satellitoplevelser fører til interessante resultater, for at inkludere vulkanisme på Io og et indre hav på Europa. Men kunne et flermånesystem med Jorden også opleve de samme resultater?

"Tidevandsopvarmning af selve månerne kan være mulig, men det er uklart, i hvor høj grad opvarmningen er uden at udføre detaljerede simuleringer," sagde Dr. Quarles. "Det er fristende at antyde, at den inderste måne kunne ligne Io, men dens tidevandsopvarmning skyldes til dels middelbevægelsesresonanser med de andre galileiske måner. I vores systemer destabiliserer middelbevægelsesresonanser i høj grad satellitsystemet, fordi solen føjer sig til hver månens excentricitetsvækst og eventuel spredning."

Sammen med potentialet for tidevandsopvarmning udvider denne undersøgelse også potentielt søgen efter exomoons, der kredser om exoplaneter. Desværre, mens antallet af bekræftede exoplaneter er i tusindvis, er antallet af bekræftede exomoons i øjeblikket mindre end en brøkdel af dette antal.

"I øjeblikket har vi 2 exomoon-kandidater (Kepler-1625b-i og Kepler-1708b-i), men deres respektive værtsplanet ligner Jupiter," sagde Dr. Quarles. "Kandidatmånerne er også begge større end Jorden. Disse mere eksotiske tilfælde kan være lettere at identificere på lignende måde Hot Jupiters var nemmere at få øje på over mindre planeter i exoplanets tidlige dage. Flere planetsystemer blev imidlertid opdaget kort efter. de første bone-fide exoplaneter. Vi forventer noget lignende for exomoons. Når vi har flere kandidateksomoons, der kredser om den samme planet, så vil vores arbejde have mere nytte. De begrænsninger, vi finder, er ret optimistiske, hvor mere realistiske forhold sandsynligvis vil begrænse antallet af måner yderligere. I fotometriske målinger kunne baggrundsobjekter efterligne transitsignalet fra en kandidateksomone, og vores arbejde giver et fysisk grundlag for at begrænse antallet af forventede måner, når man tester forskellige hypoteser."

Dr. Suman Satyal, en adjunkt adjunkt i fysik ved University of Texas i Arlington og hovedforfatter på undersøgelsen, sagde, at da Jorden kan have mere end én måne, "øger dette sandsynligheden" for at opdage exomoons. "Dette burde give exomoonobservatører en idé om den øvre grænse for antallet af måner omkring jordmasseplaneten, der kredser om en sollignende stjerne," sagde han.

Hvor mange exomoons er der i kosmos, og er der en jordlignende exoplanet med flere exomoons, der er i stand til at understøtte liv? Det vil tiden vise. + Udforsk yderligere

Dette er de bedste steder at søge efter beboelige exomoons