ภาพลักษณ์ของศิลปินนอกโลกคล้ายโคจรรอบดาวเคราะห์ยักษ์ก๊าซ
(ภาพ: © NASA / JPL-Caltech)
ฤดูร้อนปีที่แล้วนักวิทยาศาสตร์ประกาศว่าพวกเขาพบสิ่งที่อาจเป็นดวงจันทร์แรกที่ถูกพบนอกระบบสุริยะ แต่งานวิจัยใหม่เกี่ยวกับวิวัฒนาการของดวงจันทร์ที่เรียกว่าการมีอยู่ของมันเป็นคำถาม
ถ้ามันมีอยู่ดวงจันทร์น่าจะเป็นวัตถุขนาดใหญ่ของเนปจูนที่โคจรรอบดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ขนาดใหญ่กว่า แต่ระบบที่ไม่เข้าใจนั้นทำให้เกิดความเข้าใจว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไร
ในเดือนกรกฎาคมปี 2017 นักวิทยาศาสตร์ประกาศอย่างไม่เต็มใจนักที่ค้นพบเอ็กโซูน ดาวเคราะห์ที่ถูกระบุโดยกล้องโทรทรรศน์เคปเลอร์ของนาซ่าเผยให้เห็นการลดลงของแสงในลำธารจากดาวฤกษ์ของดาวเคราะห์ซึ่งบ่งบอกถึงความเป็นไปได้ของดวงจันทร์ หลังจากนักล่านอกรีต David Kipping จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียในนิวยอร์กร้องขอเวลาในกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเพื่อติดตามกิจกรรมที่ผิดปกติ สิ่งนี้นำไปสู่ Kipping และ Alex Teachey ของโคลัมเบียผู้นำทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการค้นพบที่มีศักยภาพเพื่อประกาศความเป็นไปได้ของการพบเห็น exomoon ครั้งแรก
René Heller นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากสถาบัน Max Planck ในประเทศเยอรมนีได้ใช้โอกาสในการวิเคราะห์ข้อมูลของ Kepler อย่างอิสระ นอกเหนือจากการล้อเล่นขนาดของดวงจันทร์ที่มีศักยภาพเคปเลอร์ 1625 b-i เขายังสำรวจวิธีการก่อตัวที่เป็นไปได้ [การค้นพบดาวเคราะห์ต่างด้าวที่น่าสนใจที่สุดในปี 2560]
"ปรากฎว่าเคปเลอร์ 1625 b- ฉันเป็นจริงไม่ใช่ผู้สมัครที่ดีสำหรับ exomoon" เฮลเลอร์บอก Space.com ทางอีเมลชี้ให้เห็นว่าทีมวิจัยดั้งเดิมกล่าวว่าข้อมูลเคปเลอร์เพียงอย่างเดียวไม่ชัดเจน (นั่นเป็นเหตุผลที่พวกเขาวางแผนที่จะติดตามการใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล) ปัญหาส่วนใหญ่เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าดาวฤกษ์แม่อยู่ไกลจากโลกมากจนดูเหมือนสลัวซึ่งทำให้คุณภาพของข้อมูลแย่ลง
“ บรรทัดล่างคือเคปเลอร์ 1625 b-i เป็นหนึ่งในผู้สมัครที่ดีที่สุดนอกภาคการศึกษาจนถึงตอนนี้
"ระบบสุริยะเล็ก ๆ "
ในระบบสุริยะของโลกดวงจันทร์เป็นเรื่องธรรมดา มีเพียงดาวพุธและดาวศุกร์เท่านั้นที่ไม่มีดาวเทียมหินหรือน้ำแข็ง ในขณะที่ดวงจันทร์ส่วนใหญ่ของระบบสุริยะของเราไม่เอื้ออำนวยต่อการมีชีวิตอย่างที่เรารู้ แต่ดวงจันทร์ทั้งสามดวงก็สามารถอยู่อาศัยได้ ยูโรปาของดาวพฤหัสบดีประกอบด้วยมหาสมุทรของเหลวใต้เปลือกน้ำแข็งของดวงจันทร์ รอบ ๆ ดาวเสาร์เอนเซลาดัสของดวงจันทร์น้ำแข็งยังเป็นมหาสมุทรด้วยในขณะที่ไททันหมอกควันมีทะเลสาบมีเธนและอีเธนที่อาจทำให้สิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งแตกต่างจากบนโลก ดังนั้นดาวเคราะห์ที่อาศัยอยู่ในระบบสุริยะเพียงแห่งเดียวของโลก (Earth) จึงมีจำนวนมากกว่าดวงจันทร์ที่น่าอยู่ของระบบ
นั่นอาจหมายถึงข่าวดีสำหรับผู้ที่มองหาดวงจันทร์รอบดาวดวงอื่น แม้ว่าดาวเคราะห์เพียงไม่กี่แห่งที่สามารถใช้ชีวิตอย่างที่เรารู้ดวงจันทร์ของพวกมันอาจกลายเป็นสิ่งมีชีวิตได้ Heller กล่าว
"ในด้านที่ท้าทายดวงจันทร์นั้นคาดว่าจะเล็กกว่าและเบากว่าดาวเคราะห์อย่างมาก" เฮลเลอร์กล่าว "นั่นเป็นเพียงสิ่งที่เราเรียนรู้จากการสังเกตดวงจันทร์ของระบบสุริยะ"
เนื่องจากวัตถุที่มีมวลมากหรือรัศมีที่ใหญ่กว่าจะหาได้ง่ายจากระยะไกลไม่ว่าจะเป็นดาวเคราะห์หรือดวงจันทร์ซึ่งทำให้ดาวเทียมตามธรรมชาติยากที่จะมองเห็น Heller กล่าว
เมื่อเคปเลอร์ล่าดาวเคราะห์มันทำได้โดยการดูการสตรีมแสงจากดาวในสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่าโค้งแสง (เคปเลอร์ไม่ได้ศึกษาดาวดวงเดียวในแต่ละครั้ง แต่ตรวจสอบดาวนับพันในคราวเดียว) เมื่อดาวเคราะห์เคลื่อนที่ระหว่างดาวฤกษ์กับโลกมันแสงสลัวของดาวทำให้นักวิจัยสามารถกำหนดขนาดของดาวเคราะห์ได้ นักวิจัยสำรวจหลายรอบเพื่อกำหนดระยะเวลาที่ดาวเคราะห์โคจรรอบดาวฤกษ์ของมัน
สิ่งที่นักวิจัยดั้งเดิมสังเกตเห็นเกี่ยวกับวัตถุหนึ่งเคปเลอร์ 1625 ขคือว่ามันมีการจุ่มครั้งที่สองที่แปลกประหลาด เฮลเลอร์ใช้ชุดข้อมูลที่เปิดเผยต่อสาธารณชนจากเคปเลอร์เพื่อศึกษาการเคลื่อนผ่านของวัตถุขนาดเท่าดาวพฤหัสสามดวงที่เคลื่อนที่ข้ามดาวฤกษ์พร้อมกับวิกผมบางอันที่อาจเกิดจากดวงจันทร์โคจรรอบวัตถุ
"ถ้าและถ้าหากวิกเกิลเพิ่มเติมเหล่านี้เกิดขึ้นจริงจากดวงจันทร์มันก็เป็นไปได้ที่จะได้มวลและรัศมีของทั้งดาวเคราะห์และดวงจันทร์จากการเปลี่ยนแปลงของระบบดาวเคราะห์ดวงจันทร์ซึ่งสามารถได้มาจากเส้นโค้งของแสง เฮลเลอร์พูด
เฮลเลอร์ระบุว่าวัตถุขนาดใหญ่อาจเป็นอะไรก็ได้จากดาวเคราะห์ที่มีมวลมากกว่าดาวเสาร์ถึงดาวแคระน้ำตาลเล็กน้อยดาวฤกษ์เกือบจะไม่ใหญ่พอที่จะจุดฟิวชั่นในแกนกลางหรือแม้แต่ดาวมวลต่ำมาก (VLMS) นั่น หนึ่งในสิบมวลดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ที่เสนออาจมีช่วงจากดาวเทียมก๊าซมวลโลกไปยังสหายหินและน้ำที่ไม่มีชั้นบรรยากาศ
เฮลเลอร์ได้ข้อสรุปว่าเอกภพมวลเนปจูนรอบดาวเคราะห์ยักษ์หรือดาวแคระน้ำตาลมวลต่ำจะไม่สอดคล้องกับความสัมพันธ์ที่มีขนาดใหญ่ที่พบในดวงจันทร์ของระบบสุริยะของเรา ในขณะที่โลกและพลูโตทั้งคู่มีดวงจันทร์ขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับขนาดของดาวเคราะห์ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ของระบบสุริยะมีดวงจันทร์ใกล้ถึง 0.01-0.03 เปอร์เซ็นต์ของขนาดดาวเคราะห์ตามห้องปฏิบัติการดาวเคราะห์ที่มหาวิทยาลัยเปอร์โตริโก
ทฤษฎีก่อนหน้านี้ทำนายว่าความสัมพันธ์นี้ควรขยายไปสู่โลกที่ใหญ่กว่าดูเหมือนว่าจะแยกแยะการมีอยู่ของดวงจันทร์นอก ในทางกลับกันดาวเนปจูนขนาดเล็กรอบดาวแคระน้ำตาลมวลสูงหรือ VLMS น่าจะสอดคล้องกับอัตราส่วนนั้นมากขึ้นเฮลเลอร์กล่าว [ดวงจันทร์ทำมาจากอะไร?]
ถ้าวัตถุผ่านดาวเทียมหลักเป็นดาวมวลน้อยมากและถ้าดาวคู่ขนาดเนปจูนปรากฏออกมามีอยู่จริงเราจะเห็นระบบสุริยะเล็ก ๆ โคจรรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ที่ระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ มันจะเป็นของบางอย่างในตัวมันเอง! " เฮลเลอร์กล่าว
แม้จะไม่มีศักยภาพสำหรับดวงจันทร์นอกระบบสุริยะขนาดเล็กก็สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่าโลกก่อตัวอย่างไร
หากวัตถุหลักเป็นทั้งดาวแคระน้ำตาลหรือ VLMS ที่มีสหายขนาดใหญ่สิ่งนี้จะเป็นสะพานเชื่อมระหว่างการก่อตัวดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์และการก่อตัวของดวงจันทร์รอบดาวเคราะห์ยักษ์
Heller โพสต์งานวิจัยของเขาบนเซิร์ฟเวอร์ preprint ของ arXiv
การกำเนิดของดวงจันทร์
ด้วยการประมาณดวงจันทร์และดาวเคราะห์ - หรือดาว - ในมือเฮลเลอร์ตัดสินใจที่จะดูว่าดวงจันทร์อาจก่อตัวขึ้นได้อย่างไร
“ ดวงจันทร์ในระบบสุริยะทำหน้าที่เป็นตัวติดตามการก่อตัวและการวิวัฒนาการของดาวเคราะห์บริวาร” เขากล่าวในรายงานฉบับใหม่ การค้นพบดวงจันทร์รอบดาวเคราะห์นอกระบบสามารถคาดการณ์เชิงลึกใหม่ ๆ เกี่ยวกับการก่อตัวและวิวัฒนาการของดาวเคราะห์นอกระบบที่ไม่สามารถหาได้จากการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบเพียงอย่างเดียว
ด้วยความคิดนี้เฮลเลอร์จึงนำรูปแบบการก่อตัวของดวงจันทร์ทั้งสามแบบในระบบสุริยะไปใช้กับดวงจันทร์ดวงใหม่
แบบแรกคือแบบจำลองการกระแทกซึ่งอธิบายว่านักวิทยาศาสตร์คิดว่าดวงจันทร์ของโลกก่อตัวอย่างไร เมื่อร่างขนาดใหญ่กระแทกกับโลกหลายพันล้านปีที่ผ่านมาเศษซากที่แกะสลักจากดาวเคราะห์ได้สร้างสหายใหม่ จากข้อมูลของเฮลเลอร์ลักษณะพิเศษหนึ่งอย่างของโมเดลนี้คืออัตราส่วนขนาดสูงของดาวเทียมต่อดาวเคราะห์ ในขณะที่ขนาดใหญ่ของดวงจันทร์ที่เสนอเมื่อเทียบกับโฮสต์ของมันจะสอดคล้องกับผลกระทบเขาแสดงความกังวลว่ามวลของดาวเคราะห์หรือดาวฤกษ์แม่นั้นสูงกว่าดาวเคราะห์ใด ๆ ในระบบสุริยะของโลก
ในรูปแบบที่สองของการก่อตัวของดวงจันทร์พวกมันพัฒนาจากก๊าซและฝุ่นที่หลงเหลืออยู่หลังจากดาวเคราะห์เกิดและนี่คือความคิดของดวงจันทร์ของยักษ์แก๊สยักษ์ที่เกิดขึ้น อัตราส่วนการปรับขนาดที่ทำให้ดวงจันทร์มีขนาดเล็กกว่าดาวเคราะห์ของพวกเขามากเป็นผลตามธรรมชาติของการก่อตัวของดวงจันทร์ที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่เต็มไปด้วยแก๊สรอบดาวเคราะห์ที่เสร็จสมบูรณ์ Heller เขียนในกระดาษ ความสัมพันธ์เดียวกันนี้ทำให้วิธีการสร้างนี้ไม่น่าเป็นไปได้เขากล่าว
"หากคู่หูรอบเคปเลอร์ 1625 b สามารถยืนยันได้และวัตถุทั้งสองสามารถตรวจสอบได้ว่าเป็นวัตถุก๊าซยักษ์มันก็ยากที่จะเข้าใจว่าดาวเคราะห์ก๊าซทั้งสองนี้น่าจะก่อตัวขึ้นได้อย่างไรจากการกระทบขนาดยักษ์หรือการเพิ่มขึ้นของแหล่งกำเนิด วงโคจรปัจจุบันของพวกมันรอบดาวฤกษ์ "เฮลเลอร์เขียน
ความเป็นไปได้ที่เหลืออยู่คือโลกที่อยู่ห่างไกลจับวัตถุขนาดเนปจูน ดวงจันทร์ของเนปจูนไทรทันและดวงจันทร์ดาวอังคารทั้งคู่กำลังคิดว่าจะก่อตัวขึ้นเช่นนี้ Exomoon น่าจะก่อตัวขึ้นพร้อมกับสหายขนาดเท่าโลกก่อนที่จะถูกดึงออกไปจากแรงโน้มถ่วงของวัตถุขนาดใหญ่เฮลเลอร์กล่าว เขาพิจารณาว่าการจับวัตถุดาวเนปจูนโดยเคปเลอร์ 1625 b เป็นไปได้ที่ตำแหน่งปัจจุบันของดาวเคราะห์
ถึงกระนั้นในขณะที่การจับกุมดังกล่าวเป็นไปได้ในหลักการเฮลเลอร์บอกกับ Space.com ว่าเขาคิดว่าสถานการณ์เป็นไปได้ยาก
และแม้ว่าในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์จะจับภาพเหตุการณ์การก่อตัวของดวงจันทร์ทั้งสามดวงสำหรับดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ของโลก แต่นั่นไม่ได้หมายความว่าดาวเทียมจากธรรมชาติไม่สามารถก่อตัวขึ้นได้อีกทางหนึ่ง
"เป็นไปได้ว่าระบบนี้ก่อตัวขึ้นจริงผ่านกลไกที่เราไม่เคยเห็นในระบบสุริยะ" เฮลเลอร์กล่าว
เขาเสนอทฤษฎีทางเลือกคล้ายกับการก่อตัวของดาวเคราะห์ยักษ์ซึ่งวัตถุทั้งสองเริ่มต้นจากระบบดาวคู่ของดาวเคราะห์หิน ทั้งคู่สามารถดึงก๊าซจากดิสก์ของวัสดุเหลือเช่นกระบวนการที่ดาวเคราะห์ยักษ์ก่อตัวขึ้นโดยมีดาวเคราะห์ในอนาคตใช้ก๊าซมากกว่าดวงจันทร์ เขาเตือนว่านี่เป็นการเก็งกำไรและวัตถุทั้งสองอาจไม่เสถียรในช่วงเวลาที่ยาวนาน
ถึงกระนั้นถ้าเอกภพขนาดเท่าเนปจูนรอบเคปเลอร์ 1625 ขเป็นจริงระบบใหม่สามารถให้เหลือบที่น่าสนใจในการก่อตัวของดวงจันทร์นอกระบบสุริยะ Heller กล่าว
ข้อมูลเคปเลอร์ไม่ได้เป็นเพียงการวิจัยเท่านั้น ในเดือนตุลาคม Teachey และ Kipping ดูระบบโดยใช้ฮับเบิล ผลลัพธ์จากการสังเกตเหล่านั้นควรจะประกาศในไม่ช้า
อย่างไรก็ตามจนถึงตอนนี้สิ่งต่าง ๆ ไม่ได้ดูดีสำหรับ exomoon ที่อาจเกิดขึ้น
"การเรียกร้องพิเศษของเอกภพไม่ได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานพิเศษสำหรับเรื่องนี้" เฮลเลอร์กล่าว
