Не так давно астрономы начали открывать первые планеты вокруг других звезд. Удивительно, но потенциал для этого может быть не так уж далеко.
Прежде чем исследовать, как мы можем обнаружить спутники далеких планет, астрономы должны сначала попытаться понять, что они могут искать. К счастью, этот вопрос хорошо связан с быстро развивающимся пониманием того, как образуются солнечные системы.
В общем, есть три механизма, с помощью которых планеты могут получать спутники. Самое простое для них - просто сформироваться вместе с одного аккреционного диска. Другая причина состоит в том, что сильное воздействие может сбить материал с планеты, которая превращается в спутник, как считают астрономы, произошло с нашей собственной Луной. Некоторые оценки показывают, что такие удары должны быть частыми, и целых 1 из 12 планет, подобных планетам Земли, могли образовывать луны таким образом. Наконец, спутник может быть захваченным астероидом или кометой, что вероятно для многих спутников Юпитера и Сатурна.
Каждый из этих случаев производит различный диапазон масс. Захваченные тела, вероятно, будут самыми маленькими, и поэтому вряд ли будут обнаружены в ближайшем будущем. Ожидается, что сформированные ударом спутники будут способны образовывать тела только с 4% от общей массы планеты и, как таковые, также довольно ограничены. Считается, что самые большие луны образуются в дисках вокруг Юпитера, как планеты. Это наиболее вероятные для обнаружения.
Первый метод, с помощью которого астрономы могут обнаруживать такие луны, - это изменения, которые они вносят в колебание звезды, которое до настоящего времени использовалось для обнаружения многих внесолнечных планет. Астрономы уже изучили, как пара двойных звезд может влиять на двойную звездную систему на третью звезду, которую она вращает. Если двойная звезда заменяется на планету и луну, то оказывается, что самые простые системы для обнаружения - это массивные спутники, которые находятся далеко от планеты, но вблизи родительской звезды. Однако, за исключением крайних случаев, количество колебаний, которое пара может вызвать в звезде, настолько мало, что оно будет затоплено конвективным движением поверхности звезды, что делает обнаружение с помощью этого метода практически невозможным.
Астрономы начали обнаруживать большое количество экзопланет по транзитам, где планета вызывает небольшие затмения. Могут ли астрономы также обнаружить присутствие лун таким образом? В этом случае предел обнаружения снова будет зависеть от размера луны. В настоящее время Kepler ожидается, что спутник обнаружит планеты, похожие по массе на Землю Если вокруг супер-йовийской планеты существуют спутники, которые также похожи по размеру на Землю, их тоже следует обнаружить. Однако формировать такие большие луны сложно. Самая большая луна в Солнечной системе в Ганимеде, которая составляет 40% от диаметра Земли, немного скромнее, чем нынешние пороги обнаружения, но потенциально достигающая будущих миссий экзопланет.
Тем не менее, прямое обнаружение затмений, вызванных транзитами, - не единственный способ использовать транзитные пути для обнаружения экзомун. В последние несколько лет астрономы начали использовать колебание других планет на тех, которые они уже обнаружили, чтобы сделать вывод о существовании других планет в системе, точно так же, как гравитационное притяжение Нептуна на Уране позволило астрономам предсказать существование Нептуна до это было обнаружено. Достаточно массивная луна может вызвать обнаруживаемые изменения в том, когда транзит планеты начнется и закончится. Астрономы уже использовали эту технику, чтобы ограничить массу потенциальных лун вокруг экзопланет HD 209458 и OGLE-TR-113b при 3 и 7 земных массах соответственно.
Первая обнаруженная экзопланета была обнаружена вокруг пульсара. Буксир этой планеты вызвал изменение регулярной пульсации пульсара. Пульсары часто бьют от сотен до тысяч раз в секунду и, как таковые, являются чрезвычайно чувствительными индикаторами присутствия планет. Известно, что пульсар PSR B1257 + 12 таит в себе одну планету, которая составляет всего 0,04% массы Земли, что значительно ниже порога массы многих лун. Как таковые, изменения в этих системах, вызванные лунами, потенциально могут быть обнаружены с помощью современных технологий. Астрономы уже использовали его для поиска лун вокруг планеты, вращающихся вокруг PSR B1620-26, и исключили, что спутники составляют более 12% массы Юпитера в пределах половины астрономической единицы (расстояние между Землей и Солнцем или 93 миллиона миль) от планеты. ,
Последний метод, с помощью которого астрономы обнаружили планеты, которые потенциально могут быть использованы для экзомун, - это прямое наблюдение. Поскольку прямое изображение экзопланет стало реальностью только в последние несколько лет, этот вариант, вероятно, еще далек, но в будущих миссиях, таких как «Коронограф планет земной планеты», он может оказаться в сфере возможностей. Даже если луна не полностью разрешена, смещение центра точки пары может быть обнаружено с помощью современных инструментов.
В целом, если взрыв знаний о планетных системах продолжится, астрономы должны быть в состоянии обнаружить экзомун в ближайшем будущем. Такая возможность уже существует в некоторых случаях, например, у планет пульсаров, но из-за их редкости статистическая вероятность обнаружения планеты с достаточно большой луной низка. Но поскольку оборудование продолжает совершенствоваться, снижая пороги обнаружения для различных методов, должны появиться первые экзомоны. Несомненно, первые будут большими. Это будет задавать вопрос о том, какие виды поверхностей и потенциально атмосферы они могут иметь. В свою очередь, это вызовет больше вопросов о том, что жизнь может существовать.
Источник:
Обнаруживаемость лун внеполосных планет - Карен М. Льюис
