Bir sanatçının gaz devi gezegenin etrafında dönen Dünya benzeri bir egemen görüntüsü.
(Resim: © NASA / JPL-Caltech)
Geçen yaz, bilim adamları güneş sisteminin dışında tespit edilen ilk ayın ne olabileceğini bulduğunu açıkladılar. Ancak sözde ayın evrimi üzerine yeni araştırmalar varlığını sorguya çekiyor.
Varsa, ay büyük olasılıkla daha büyük bir gaz devi gezegenin etrafında dönen büyük, Neptün büyüklüğünde bir nesnedir. Ancak araştırmacılar, hantal sistemin nasıl oluşmuş olabileceğini anlamayı zorladı.
Temmuz 2017'de, bilim adamları isteksizce bir egemenliğin bulunabileceğini duyurdular. NASA'nın Kepler teleskopu tarafından tanımlanan bir aday gezegen, gezegenin yıldızından akan ışıkta dalgalı düşüşler gösterdi ve bir ay olasılığını düşündürdü. New York'taki Columbia Üniversitesi'nden egemen avcı David Kipping'den sonra, Hubble Uzay Teleskobu'nda olağandışı aktiviteyi takip etmek için zaman istedi, çeşitli medya kuruluşları araştırmayı araştırdı. Bu, Kipping ve Columbia'nın potansiyel keşifte önde gelen bilim adamı Alex Teachey'nin bir egemenliğin ilk görüş olasılığını duyurmasına neden oldu.
Almanya'daki Max Planck Enstitüsü'nde astrofizikçi olan René Heller, Kepler verilerini bağımsız olarak analiz etme fırsatı buldu. Potansiyel ay olan Kepler 1625 b-i için bir boyut aralığı çıkarmanın yanı sıra olası oluşum yöntemlerini de araştırdı. [2017'nin En İlginç Yabancı Gezegen Keşifleri]
Orijinal araştırma ekibinin sadece Kepler verilerinin belirsiz olduğunu söylediğine işaret eden Heller, Spaceler'e e-postayla "Kepler 1625 b-i'nin aslında bir exomoon için iyi bir aday olmadığı ortaya çıkıyor" dedi. (Bu yüzden Hubble Uzay Teleskobu kullanarak takip etmeyi planladılar.) Sorunun büyük bir kısmı, ana yıldızın Dünya'dan o kadar uzak olduğu ve zayıf veri kalitesiyle sonuçlandığı gerçeğinden kaynaklanıyor.
"Sonuç olarak Kepler 1625 b-i şu ana kadarki en iyi exomoon adaylarından biri, ama yine de iyi bir aday değil."
"Küçük bir güneş sistemi"
Dünya'nın güneş sisteminde, aylar oldukça yaygındır; sadece Merkür ve Venüs'ün kayalık veya buzlu uyduları yoktur. Güneş sistemimizin uydularının çoğu bildiğimiz kadarıyla yaşam için elverişsiz olsa da, üçü potansiyel olarak yaşanabilir. Jüpiter'in Europa'sı ayın buzlu kabuğunun altında sıvı bir okyanus içerir. Satürn çevresinde, buzlu ay Enceladus da bir okyanusa ev sahipliği yaparken, dumanlı Titan'ın Dünya'dakinden farklı bir yaşam türüne izin verebilecek metan ve etan gölleri vardır. Böylece, güneş sisteminin tek yaşanabilir gezegeni (Dünya), sistemin potansiyel olarak yaşanabilir uydularından daha fazladır.
Bu, diğer yıldızların etrafındaki aylarda yaşam arayanlar için iyi haber anlamına gelebilir. Heller, az sayıda gezegen bildiğimiz gibi hayatı barındırabilse bile, uydularının yaşanabilir olduğu ortaya çıkabilir.
Heller, "Zorlu tarafta, uyduların gezegenlerinden önemli ölçüde daha küçük ve hafif olması bekleniyor." Dedi. "Güneş sisteminin uydularının gözlemlerinden öğrendiğimiz budur."
Heller, kütlesi veya yarıçapı daha büyük olan nesneleri uzaktan bulmak daha kolay olduğu için, ister gezegenler ister aylar olsun, doğal uyduların fark edilmesini zorlaştırıyor.
Kepler gezegenleri avladığında, bilim adamlarının ışık eğrisi olarak adlandırdığı şeyde bir yıldızdan gelen ışık akışını izleyerek bunu yapar. (Kepler her seferinde bir yıldız üzerinde çalışmadı, bunun yerine binlerce yıldızı bir kerede inceledi.) Bir gezegen, yıldız ve Dünya arasında hareket ettiğinde, yıldızın ışığı azalıyor ve araştırmacıların gezegenin boyutunu belirlemesine izin veriyor. Araştırmacılar, gezegenin yıldızının yörüngesinde dönmesinin ne kadar sürdüğünü belirlemek için çoklu geçişleri gözlemliyorlar.
Orijinal araştırmacıların bir nesne, Kepler 1625 b hakkında fark ettikleri şey, garip bir ikincil daldırma içermesi idi. Heller, yıldız boyunca hareket eden Jüpiter boyutlu bir nesnenin üç geçişini ve nesnenin etrafında dönen bir ayın neden olabileceği bazı kıpır kıpırları incelemek için Kepler'den halka açık veri kümesini kullandı.
"Eğer bu ek kıpır kıpır gerçekten aydan kaynaklanıyorsa, o zaman hem gezegenin hem de ayın kütlesini ve yarıçapını ışık eğrisinden türetilebilen gezegen-ay sisteminin dinamiklerinden türetmek mümkündür , "Dedi Heller.
Heller, devasa nesnenin Satürn'den biraz daha büyük bir gezegenden kahverengi bir cüceye, çekirdeğindeki füzyonu ateşleyecek kadar büyük olmayan neredeyse bir yıldız olabileceği veya hatta çok düşük kütleli bir yıldız (VLMS) olabileceğini belirledi. güneş kütlesinin onda biri. Önerilen ay, bir Dünya-kütle gaz uydusundan atmosferi olmayan bir kaya-su arkadaşına kadar değişebilir.
Heller, dev bir gezegenin veya düşük kütleli kahverengi cücenin etrafındaki Neptün-kütle egemeninin, güneş sistemimizin uydularında bulunan kitle ölçekleme ilişkisiyle eşleşmeyeceği sonucuna vardı. Porto Riko Üniversitesi Gezegensel Habitabilite Laboratuvarı'na göre, Dünya ve Plüton'un her ikisi de gezegenlerin boyutlarına kıyasla büyük aylara sahipken, güneş sisteminin gaz devlerinin gezegenlerin boyutlarının yüzde 0,01 ila 0,03'üne yakın uyduları var.
Önceki teoriler, bu ilişkinin daha büyük dünyalara uzanması gerektiğini, potansiyel egomoonun varlığını ekarte ettiği öngörülüyordu. Öte yandan, Heller, yüksek kütleli kahverengi bir cüce veya VLMS'nin etrafındaki bir mini-Neptün'ün bu oranla daha uyumlu olacağını söyledi. [Ay Neden Yapılır?]
"Birincil geçiş nesnesi çok düşük kütleli bir yıldızsa ve Neptün büyüklüğündeki arkadaşı gerçekte ortaya çıkarsa, dünyanın güneşe olan uzaklığındaki güneş benzeri bir yıldızın etrafında yörüngede küçük bir güneş sistemi görürdük. Bu kendi başına bir şey olurdu! " Dedi Heller.
Yaşanabilir bir egemen olma potansiyeli olmasa bile, küçük güneş sistemi bilim adamlarının dünyaların nasıl oluştuğunu anlamalarına yardımcı olabilir.
Heller, "Birincil [nesne] ya [kahverengi bir cüce] ya da büyük bir refakatçiye sahip bir VLMS olsaydı, bu, yıldızların etrafında gezegen oluşumu ile dev gezegenlerin etrafında ay oluşumu arasında büyüleyici bir köprü olurdu." Dedi.
Heller araştırmasını arXiv preprint sunucusunda yayınladı.
Ayların doğuşu
Ay ve gezegenin veya yıldızın elindeki tahminlerle Heller, ayın nasıl oluşabileceğine bakmaya karar verdi.
Yeni makalede, "Güneş sistemindeki aylar, ev sahibi gezegenlerin oluşumu ve evriminin izleyicileri olarak hizmet ediyorlar." Dedi. "Bu nedenle, dünya dışı gezegenlerin etrafındaki uyduların keşfinin, sadece güneşdışı gezegen gözlemleriyle elde edilemeyen dış gezegenlerin oluşumu ve evrimi hakkında temelde yeni bilgiler vermesi beklenebilir."
Bunu göz önünde bulundurarak, Heller güneş sistemindeki üç farklı ay oluşumu modelini yeni potansiyel egomona uyguladı.
İlk olarak, bilim adamlarının Dünya'nın ayının nasıl oluştuğunu düşündüğünü açıklayan etki modeli vardı. Milyarlarca yıl önce büyük bir beden Dünya'ya çarptığında, gezegenden oyulmuş enkaz yeni bir arkadaş yarattı. Heller'e göre, bu modelin kendine özgü bir özelliği, uyduların gezegenlere yüksek boyut oranıdır. Önerilen ayın ev sahibine kıyasla büyük boyutu bir etki ile tutarlı olsa da, ev sahibi gezegenin veya yıldızın kütlesinin Dünya'nın güneş sistemindeki herhangi bir gezegenden çok daha yüksek olduğu endişesini dile getirdi.
Ay oluşumunun ikinci modelinde, gezegen doğduktan sonra kalan gaz ve tozdan gelişirler ve gaz devlerinin uydularının çoğunun bu şekilde oluştuğu düşünülür. Heller gazetede, ayları gezegenlerinden çok daha küçük tutan kütle ölçeklendirme oranı, tamamlanmış bir gezegenin etrafındaki gaz açlıklı ortamda meydana gelen ay oluşumunun doğal bir sonucudur. Aynı ilişkinin bu oluşum yöntemini mümkün kılmadığını söyledi.
"Eğer Kepler 1625 b çevresindeki yoldaş teyit edilebilirse ve her iki nesne de gaz devi nesneler olarak doğrulanabilirse, bu iki gaz gezegeninin, yıldızların etrafındaki mevcut yörüngeleri "diye yazdı Heller.
Geriye kalan olasılık uzak dünyanın Neptün büyüklüğünde bir nesneyi ele geçirmesidir. Neptün'ün ayı, Triton ve her iki Mars ayının da bu şekilde oluştuğu düşünülmektedir. Egemen, daha büyük nesnenin yerçekimi tarafından ondan çekilmeden önce, başlangıçta Dünya büyüklüğünde bir arkadaşla oluşmuş olabilirdi. Gezegenin şu anki yerinde Kepler 1625 b ile bir Neptün kütlesi nesnesinin yakalanmasının mümkün olduğunu belirledi.
Yine de, prensipte böyle bir yakalama mümkün olsa da, Heller Space.com'a senaryonun "çok düşük" olduğunu düşündüğünü söyledi.
Ve bilim adamları şu anda Dünya'nın güneşi etrafında gezegenler için bu üç farklı ay oluşumu senaryosuna sahip olsalar da, bu doğal uyduların başka bir yol oluşturamayacağı anlamına gelmiyor.
Heller, “Bu sistemin aslında güneş sisteminde görmediğimiz bir mekanizma ile oluşması mümkündür” dedi.
İki nesnenin kayalık gezegenlerin ikili bir sistemi olarak başladığı dev gezegen oluşumuna benzer alternatif bir teori önerdi. Parite, dev gezegenlerin oluşma süreci gibi artık malzeme diskinden gaz çekebilirdi, gelecekteki gezegen, aydan daha fazla gaz tüketiyordu. Bunun spekülasyon olduğunu ve iki nesnenin uzun zaman dilimleri boyunca sabit olamayabileceği konusunda uyardı.
Yine de, Kepler 1625 b çevresindeki Neptün büyüklüğündeki egemen gerçekse, yeni sistem güneş sisteminin dışındaki ay oluşumunda ilgi çekici bir bakış sağlayabilir, dedi Heller.
Kepler verileri mevcut olan tek araştırma değildir. Ekim ayında Teachey ve Kipping, Hubble'ı kullanarak sisteme baktı. Bu gözlemlerden elde edilen sonuçlar yakında açıklanmalıdır.
Ancak o zamana kadar işler potansiyel exomoon için iyi görünmüyor.
Heller, "Bir egemenliğin olağanüstü iddiası, bunun için olağanüstü kanıtlarla desteklenmiyor." Dedi.
