Космическая загадка: почему астрономы нигде не могут найти газовые луны

В Солнечной системе имеются четыре планеты, которые состоят из газа, но совсем нет лун с подобным составом, пишет IFLScience.

Ученые давно задаются вопросом, могут ли в космосе существовать газовые луны, или же такое явление противоречит законам природы? Невозможно утверждать наверняка, пока в космосе не будет найдена одна из таких лун.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Существует несколько кандидатов, которые астрономы называют экзолунами. Но статус найденных экзолун все еще оспаривается, потому как ученые все еще не уверены в их составе. Речь идет о первых двух зарегистрированных экзолунах Kepler-1625b-i и Kepler-1708b-i. Ученые полагают, что они размером с Нептун, и это говорит о том, что маловероятно эти экзолуны будут в основном твердыми или жидкими с плотной атмосферой.

Некоторые луны — это разного размера астероиды из пояса Койпера, захваченные планетами. Но в большинстве случаев считается, что луны формируются из того же протопланетного диска, что и их планеты. Следовательно, есть два пути образования газовой луны — либо меньшая газовая планета захватывается большей, либо диск планеты имеет достаточно материала далеко от центра, чтобы сформировать что-то столь большое.

При этом формирование газовой луны выглядит очень сложным процессом. Главная особенность газовых планет – они большие. Уран – самый легкий газовый гигант в Солнечной системе, и его масса почти в 14 раз превышает массу Земли.

Все дело в том, что легкий сгусток газа не имел бы большой гравитации, чтобы удержать все вместе.

Планетарные газовые гиганты в нашей Солнечной системе имеют огромные твердые ядра. Считается, что ядра формировались аналогично каменистым планетам, но в регионах, где было больше газа, за который они могли ухватиться, процесс, известный как формирование снизу вверх. Существует альтернативный способ создания газового гиганта, известный как "сверху вниз", но теоретические модели показывают, что он работает только для объектов, масса которых по крайней мере в три раза больше массы Юпитера, поэтому в нашей Солнечной системе этого никогда не произойдет.

По определению, луна должна иметь меньшую массу, чем ее планета. Любой объект, намного меньший, чем Уран или Нептун, вероятно, не смог бы удержать газ на одном месте. Поэтому Уран и Нептун никогда бы не обзавелись газовыми лунами.

Сатурн и Юпитер достаточно массивны, чтобы иметь газовые луны, но открытым остается вопрос, откуда они могли бы появиться. Даже если бы все четыре больших луны Юпитера объединились, маловероятно, что они были бы достаточно большими, чтобы удерживать газ, необходимый для создания настоящей газовой луны. Также неизвестно, было ли достаточно водорода и гелия на безопасном расстоянии от Юпитера, чтобы собрать эту гипотетическую суперлуну.

В качестве альтернативы газовая планета могла бы сформироваться независимо, а затем быть захваченной более крупной планетой. Астрономы считают, что это более вероятное объяснение для Kepler 1625b-i и 1708b-I, если они не результат ошибки в вычислениях.

Однако важно помнить, что захват лун случается редко. В Солнечной системе есть сотни тысяч астероидов, комет и объектов пояса Койпера, и лишь малая часть из них оказалась заперта на орбите вокруг планеты. Если бы у Урана или Нептуна когда-то были орбиты, которые заставили бы их пересечь путь одной из двух более крупных планет, они могли бы быть захвачены, но для этого потребовалось бы идеальное стечение обстоятельств.