NASA виявила ознаки вулканічного екзомісяця за 635 світлових років

Існування місяця, розташованого за межами нашої Сонячної системи, ніколи не було підтверджено, але нове дослідження під керівництвом NASA може надати непрямі докази цього. Дослідники з Лабораторії реактивного руху НАСА виявили натрієву хмару поблизу екзопланети WASP-49 b, що може вказувати на наявність вулканічного екзомісяця, схожого на супутник Юпітера Іо. Це потенційне відкриття може дати розуміння планетних систем за межами нашої, хоча для підтвердження існування та характеристик екзомісяця необхідні подальші спостереження та аналіз.

Відкриття екзомісяця: початкові підказки

Нещодавні дослідження в Лабораторії реактивного руху NASA (JPL) вказують на ознаки кам’янистого вулканічного супутника, що обертається навколо екзопланети на відстані 635 світлових років від Землі. Основним доказом є натрієва хмара, яка виглядає близькою до екзопланети — газового гіганта розміром із Сатурн під назвою WASP-49 b, але трохи не синхронізована з нею. Потрібне подальше дослідження, щоб підтвердити поведінку хмари. Так само в нашій Сонячній системі викиди газу з вулканічного супутника Юпітера Іо створюють подібне явище.

Хоча екзомісяці ще не підтверджені, кілька кандидатів визначено. Цілком ймовірно, що ці планети-супутники залишилися непоміченими, оскільки вони занадто малі та тьмяні, щоб їх могли виявити сучасні телескопи.

Екзомісяці — супутники навколо планет за межами нашої Сонячної системи — швидше за все, занадто малі, щоб спостерігати безпосередньо за допомогою сучасних технологій. У цьому відео ви дізнаєтеся, як вчені відстежували рух натрієвої хмари на відстані 635 світлових років від нас і виявили, що вона може бути створена вулканами на потенційному екзомісяці.
Авторство: NASA/JPL-Caltech

Відстеження таємничої натрієвої хмари

Хмара натрію навколо WASP-49 b була вперше виявлена ​​у 2017 році, привернувши увагу Апурви Ози, колишнього дослідника в Лабораторії реактивного руху NASA, а зараз наукового співробітника Каліфорнійського технологічного інституту, який керує JPL. Оза витратив роки на дослідження того, як можна виявити екзомісяці через їхню вулканічну активність. Наприклад, Іо, найбільш вулканічне тіло в нашій Сонячній системі, постійно викидає діоксид сірки, натрій, калій та інші гази, які можуть утворювати величезні хмари навколо Юпітера, радіус яких у 1000 разів перевищує радіус планети-гіганта. Цілком можливо, що астрономи, дивлячись на іншу зоряну систему, могли б виявити газову хмару, подібну до хмари Іо, навіть якби сам Місяць був занадто малим, щоб побачити його.

І WASP-49 b, і його зірка складаються здебільшого з водню та гелію з невеликими кількостями натрію. Жодна з них не містить достатньо натрію, щоб пояснити хмару, яка, здається, походить із джерела, яке виробляє приблизно 220 000 фунтів (100 000 кілограмів) натрію в секунду. Навіть якщо зірка чи планета можуть виробляти стільки натрію, незрозуміло, який механізм міг би викинути його в космос.

Дослідження джерела: вулканічний екзомісяць?

Чи може джерелом бути вулканічний екзомісяць? Оза та його колеги спробували відповісти на це питання. Робота одразу виявилася складною, оскільки з такої великої відстані зірка, планета та хмара часто перекриваються й займають одну й ту саму крихітну віддалену точку простору. Тому команді довелося спостерігати за системою з часом.

Як детально описано в новому дослідженні, опублікованому в Astrophysical Journal Letters , вони знайшли кілька доказів того, що хмара створена окремим тілом, що обертається навколо планети, хоча необхідні додаткові дослідження, щоб підтвердити поведінку хмари. Наприклад, двічі їхні спостереження вказували на те, що хмара раптово збільшувалася в розмірах, ніби заправляючись, коли вона не була поруч із планетою.

Вони також спостерігали, як хмара рухається швидше за планету таким чином, що здавалося б неможливим, якби воно не було створене іншим тілом, що рухається незалежно від планети та швидше за неї.

«Ми вважаємо, що це справді важливий доказ», — сказав Оза. «Хмара рухається в протилежному напрямку, у якому фізика говорить нам, що вона повинна рухатися, якби вона була частиною атмосфери планети».

Хоча ці спостереження заінтригували дослідницьку групу, вони кажуть, що їм знадобиться спостерігати за системою довше, щоб точно визначити орбіту та структуру хмари.

Можливі вулканічні хмари

Частково для пошуків дослідники використовували Дуже Великий Телескоп Європейської Південної Обсерваторії в Чилі. Співавтор Oza Джулія Зайдель, науковий співробітник обсерваторії, встановила, що хмара розташована високо над атмосферою планети, подібно до хмари газу, який Іо виробляє навколо Юпітера.

Вони також використали комп’ютерну модель, щоб проілюструвати сценарій екзомісяця та порівняти його з даними. Екзопланета WASP-49 b обертається навколо зірки кожні 2,8 дня з годинниковою регулярністю, але хмара з’являлася та зникала за зіркою або за планетою через, здавалося б, нерегулярні проміжки часу. Використовуючи свою модель, Оза та команда показали, що Місяць з восьмигодинною орбітою навколо планети може пояснити рух і активність хмари, включно з тим, як іноді здається, що вона рухається перед планетою і не пов’язана з певний регіон планети.

«Є дуже переконливі докази того, що цю хмару створює щось інше, ніж планета та зірка», — сказала Розалі Лопес, планетарний геолог з JPL, яка була співавтором дослідження разом із Озою. «Виявлення екзомісяця було б досить надзвичайним, і завдяки Іо ми знаємо, що вулканічний екзомісяць можливий».

Насильницький кінець

На Землі вулкани рухаються теплом у її ядрі, що залишилося від формування планети. Вулкани Іо, з іншого боку, рухаються силою тяжіння Юпітера, яка стискає Місяць, коли він наближається до планети, а потім зменшує свою «хватку», коли Місяць віддаляється. Це згинання нагріває внутрішність маленького Місяця, що призводить до процесу, який називається припливним вулканізмом.

Якщо WASP-49 b має супутник, схожий за розміром на Землю, Оза та команда підрахували, що швидка втрата маси в поєднанні зі стисканням гравітації планети зрештою призведе до його розпаду.

«Якщо там дійсно є місяць, це матиме дуже руйнівний кінець», — сказав Оза.