Obiecujące widoki dla poszukiwaczy egzoksiężyców

Jedna z symulacji komputerowych powstawania księżyców wokół Neptuna. Źródło: Judit Szulagyi

Astrofizycy z University of Zurich, ETH Zurich oraz NCCR PlanetS przedstawili teorię tłumaczącą powstanie księżyców lodowych Urana. Wyniki ich badań wskazują, że takie potencjalnie sprzyjające życiu globy mogą występować dużo częściej we wszechświecie niż wcześniej uważano. Nieprawdopodobnie złożone symulacje komputerowe przeprowadzono w Swiss National Supercomputing Centre (CSCS) w Lugano.

Układ Słoneczny pełen jest układów planeta-księżyce: Ziemia, Mars, Jowisz, Saturn, Uran i Neptun posiadają własne księżyce. Jednak czy księżyce powszechnie występują wokół egzoplanet krążących wokół innych gwiazd?

“To niezwykle intrygujący problem dzisiejszej astronomii, który jak na razie bardzo ciężko rozwiązać” mówi Judit Szulagyi, badaczka z University of Zurich oraz ETH Zurich. Historyczne odkrycie pierwszego potencjalnego egzoksiężyca ogłoszono w październiku 2018 roku, jednak prace nad potwierdzeniem tego odkrycia wciąż trwają.

Wraz z nowym artykułem opublikowanym w Astrophysical Journal Letters Judit Szulagyi wraz z Marco Cilibrasi oraz Lucio Mayer z University of Zurich znaleźli się jeden krok bliżej do określenia częstości występowania egzoksiężyców i ich scharakteryzowania.

Badacze skupili się na Uranie i Neptunie, lodowych olbrzymach o masie co najmniej 20 mas Ziemi, ale dużo mniejszych od Jowisza i Saturna. Uran posiada pięć głównych księżyców. Neptun ma tylko jeden, bardzo masywny księżyc – Trytona. “Niezwykle ciekawe, że te dwie bardzo podobne do siebie planety posiadają zupełnie różne układy księżyców, co wskazuje na zupełnie inną historię obu układów” tłumaczy Judit Szulagyi.

Astrofizycy uważają, że Tryton został przechwycony przez Neptuna, co jest stosunkowo rzadkim zdarzeniem. Jednak księżyce Urana przypominają bardziej układy Saturna i Jowisza, które według naukowców powstały w gazowym dysku wokół planet pod koniec procesu ich formowania.

Badacze uważali, że Uran i Neptun charakteryzują się zbyt niską masą, aby uformować wokół siebie takie dyski”mówi astrofizyk. Dlatego też badacze rozważali czy księżyce Urana mogły powstać wskutek kosmicznego zderzenia, podobnego do tego w jakim powstał jedyny naturalny satelita Ziemi. Teraz badacze obalili tę teorię. Ich niezwykle złożone symulacje komputerowe pozwoliły odkryć, że Uran i Neptun miały swoje własne dyski gazowo-pyłowe w trakcie formowania obu planet. Obliczenia wskazują na powstanie księżyców, które mają identyczny skład chemiczny jak rzeczywiste księżyce Urana. Z symulacji przeprowadzonych na superkomputerze Monch w CSCS wynika, że Neptun pierwotnie także posiadał system licznych księżyców, który najprawdopodobniej uległ zniszczeniu po przechwyceniu Trytona.

Najnowsze badania niosą nowe informacje także o księżycach jako całości. “Jeżeli lodowe olbrzymy także mogą tworzyć swoje własne księżyce, oznacza to, że populacja księżyców we wszechświecie może być znacznie większa niż wcześniej przypuszczano” mówi dr Szulagyi. Lodowe olbrzymy oraz mini-neptuny należą do często odkrywanych planet wokół innych gwiazd, “możemy zatem oczekiwać odkrycia wielu egzoksiężyców w nadchodzącej dekadzie”.

Wnioski płynące z badań są także niezwykle interesujące dla badaczy zajmujących się poszukiwaniem globów sprzyjających powstaniu życia takiego jakie znamy. W naszym układzie planetarnym, dwoma najciekawszymi globami dla poszukiwaczy życia pozaziemskiego są lodowe księżyce Jowisza i Saturna – Europa i Enceladus. Pod grubymi warstwami lodu skrywają rozległe oceany ciekłej wody. “Te podpowierzchniowe oceany są idealnymi miejscami do powstania i istnienia życia takiego jakie znamy” mówi Judit Szulagyi.

Źródło: National Centre of Competence in Research PlanetS