Οι αστρονόμοι βρήκαν άλλο ένα πιθανό «Exomoon» πέρα από το ηλιακό μας σύστημα
Και μετά ήταν δύο — ίσως. Οι αστρονόμοι λένε ότι βρήκαν έναν δεύτερο εύλογο υποψήφιο για ένα φεγγάρι πέρα από το ηλιακό μας σύστημα, ένα εξωφεγγάρι, που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από έναν κόσμο που απέχει σχεδόν 6.000 έτη φωτός από τη Γη. Ονομάζεται Kepler-1708 b-i, το φεγγάρι φαίνεται να είναι ένα αντικείμενο στο οποίο κυριαρχεί το αέριο, ελαφρώς μικρότερο από τον Ποσειδώνα, που περιφέρεται σε έναν πλανήτη μεγέθους Δία γύρω από ένα αστέρι που μοιάζει με ήλιο - μια ασυνήθιστη αλλά όχι εντελώς πρωτόγνωρη διαμόρφωση πλανήτη-σελήνης. Τα ευρήματα εμφανίζονται στο Nature Astronomy . Η επιβεβαίωση ή η διάψευση του αποτελέσματος μπορεί να μην είναι άμεσα δυνατή, αλλά δεδομένης της αναμενόμενης αφθονίας φεγγαριών στον γαλαξία μας και πέραν αυτού, θα μπορούσε να προαναγγέλλει περαιτέρω τις δοκιμαστικές αρχές μιας συναρπαστικής νέας εποχής της εξωηλιακής αστρονομίας - μιας που δεν επικεντρώνεται σε εξωγήινους πλανήτες αλλά στο φυσικό δορυφόρους που βρίσκονται σε τροχιά γύρω τους και τις δυνατότητες ζωής σε αυτούς.
Υπάρχουν περισσότερα από 200 φεγγάρια στο ηλιακό μας σύστημα και έχουν μια εντυπωσιακή σειρά παραλλαγών. Το φεγγάρι του Κρόνου, ο Τιτάνας, έχει μια παχιά ατμόσφαιρα και παγωμένες θάλασσες υδρογονανθράκων στην επιφάνειά του, πιθανώς ανάλογο της πρώιμης Γης. Τα παγωμένα φεγγάρια, όπως η Ευρώπη του Δία, είναι παγωμένες μπάλες που κρύβουν ωκεανούς κάτω από την επιφάνεια και μπορεί να είναι πρωταρχικοί βιότοποι για την εμφάνιση ζωής. Άλλα ακόμα, όπως το δικό μας φεγγάρι, είναι φαινομενικά άγονες ερημιές, αλλά θα μπορούσαν να έχουν πάγο νερού στους σκιασμένους κρατήρες τους και δαιδαλώδη δίκτυα σηράγγων που τρέχουν υπόγεια. Ένα σημαντικό κοινό χαρακτηριστικό μεταξύ αυτών των κόσμων, ωστόσο, είναι η απλή ύπαρξή τους:έξι από τους οκτώ μεγάλους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος έχουν φεγγάρια. Η λογική θα πρότεινε ότι το ίδιο πρέπει να ισχύει και αλλού. «Τα φεγγάρια είναι κοινά», λέει η Jessie Christiansen του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια. «Στο ηλιακό μας σύστημα, σχεδόν όλα έχουν φεγγάρι. Είμαι πολύ σίγουρος ότι τα φεγγάρια υπάρχουν παντού στον γαλαξία.»
Το μόνο πρόβλημα είναι να τα βρούμε. Μπορούμε να αναζητήσουμε εξωπλανήτες με διάφορους τρόπους, όπως κατασκοπεύοντας τη βουτιά στο φως που παράγουν καθώς κινούνται μπροστά από το άστρο τους, ένα φαινόμενο γνωστό ως διέλευση ή να πάρουμε μια ενδεικτική ματιά της βαρυτικής έλξης τους στο άστρο υποδοχής τους. Ωστόσο, η εύρεση εξωφεγγαριών, τα οποία είναι από τη φύση τους σαφώς μικρότερα από τους πλανήτες στους οποίους περιφέρονται, είναι πολύ πιο δύσκολη. «Είναι τόσο μικροί», λέει ο Κρίστιανσεν. Μέχρι σήμερα, έχει βρεθεί μόνο ένας πραγματικά εύλογος υποψήφιος:το Kepler-1625 b-i, ένας υποτιθέμενος κόσμος μεγέθους Ποσειδώνα που περιστρέφεται γύρω από έναν εξωπλανήτη μεγέθους Δία περίπου 8.000 έτη φωτός από τη Γη που αναφέρθηκε τον Οκτώβριο του 2018. Αλλά ακόμη και η ύπαρξη αυτού ο μεγαμωδικός κόσμος έχει τεθεί υπό αμφισβήτηση από μεταγενέστερη ανάλυση.
Η ύπαρξη του Kepler-1708 b-i υπονοήθηκε για πρώτη φορά το 2018 κατά τη διάρκεια μιας εξέτασης αρχειακών δεδομένων από τον David Kipping του Πανεπιστημίου Columbia, έναν από τους ανακαλυπτές του Kepler-1625 b-i, και τους συναδέλφους του. Η ομάδα ανέλυσε δεδομένα διέλευσης από το διαστημικό τηλεσκόπιο Κέπλερ της NASA για 70 λεγόμενους ψυχρούς γίγαντες—γίγαντες αερίου, όπως ο Δίας και ο Κρόνος, που περιφέρονται σε τροχιά σχετικά μακριά από τα αστέρια τους, με χρόνια να αποτελούνται από περισσότερες από 400 γήινες ημέρες. Η ομάδα αναζήτησε σημάδια διερχόμενων εξωφεγγαριών που περιφέρονται γύρω από αυτούς τους κόσμους, αναζητώντας πρόσθετες βυθίσεις στο φως από τυχόν σκιώδεις σεληνιακούς συντρόφους. Στη συνέχεια, οι ερευνητές πέρασαν τα επόμενα χρόνια σκοτώνοντας τα αγαπημένα τους πρόσωπα, εξετάζοντας τη μία πιθανή υποψήφια εξωσελήνη μετά την άλλη και βρίσκοντας το καθένα να εξηγείται καλύτερα από άλλα φαινόμενα - με μια μοναδική εξαίρεση:το Kepler-1708 b-i. «Είναι ένας υποψήφιος φεγγαριού που δεν μπορούμε να σκοτώσουμε», λέει ο Kipping. «Επί τέσσερα χρόνια προσπαθούσαμε να αποδείξουμε ότι αυτό το πράγμα ήταν ψεύτικο. Πέρασε κάθε δοκιμασία που μπορούμε να φανταστούμε."
Το μέγεθος της σχετικής μικρότερης, πρόσθετης βύθισης στο φως δείχνει την ύπαρξη ενός φεγγαριού περίπου 2,6 φορές το μέγεθος της Γης. Η φύση της μεθόδου διέλευσης σημαίνει ότι μόνο η ακτίνα των κόσμων μπορεί να συλλεχθεί άμεσα, όχι η μάζα τους. Αλλά το μέγεθος αυτού υποδηλώνει έναν γίγαντα αερίου κάποιου είδους. «Πιθανότατα ανήκει στην κατηγορία «μίνι-Ποσειδώνας»», λέει ο Kipping, αναφερόμενος σε έναν τύπο κόσμου που, παρόλο που δεν υπάρχει στο ηλιακό μας σύστημα, υπάρχει σε αφθονία γύρω από άλλα αστέρια. Ο πλανήτης που περιστρέφεται γύρω από αυτό το υποτιθέμενο φεγγάρι του Ποσειδώνα, το Kepler-1708 b, μεγέθους Δία, ολοκληρώνει μια τροχιά του αστέρα του κάθε 737 ημέρες σε απόσταση 1,6 φορές μεγαλύτερη από αυτή μεταξύ Γης και Ήλιου. Υποθέτοντας ότι ο υποψήφιος είναι πραγματικά φεγγάρι, θα περιφέρεται γύρω από τον πλανήτη μία φορά κάθε 4,6 γήινες ημέρες, σε απόσταση μεγαλύτερη από 740.000 χιλιομέτρων—σχεδόν διπλάσια από την απόσταση της τροχιάς της δικής μας σελήνης γύρω από τη Γη. Το γεγονός ότι μόνο αυτός ο μεμονωμένος υποψήφιος προέκυψε από την ανάλυση 70 δροσερών γιγάντων θα μπορούσε να υποδηλώνει ότι τα μεγάλα αέρια φεγγάρια "δεν είναι εξαιρετικά κοινά" στον κόσμο, λέει ο Christiansen.
Το φαινομενικά μεγάλο μέγεθος αυτής της εξωσελήνης, σε σύγκριση με τον πλανήτη υποδοχής της, είναι «έκπληξη», λέει ο Kipping, αλλά όχι εντελώς απροσδόκητο:το Kepler-1625 b, ο πλανήτης στον οποίο υποτίθεται ότι περιφέρεται ο προηγούμενος υποψήφιος εξωσελήνης Kepler-1625 b-i, φαίνεται να έχει παρόμοια, αν είναι λίγο μεγαλύτερη, διαμόρφωση. Εάν και τα δύο αυτά φεγγάρια υπάρχουν πραγματικά, αυτό θα μπορούσε να μας λέει κάτι πολύ ενδιαφέρον για τις πιθανές διαμορφώσεις πλανητών-φεγγαριών στον γαλαξία, δηλαδή ότι οι γιγάντιοι κόσμοι θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν εξίσου γιγάντια φεγγάρια. Αυτό από μόνο του εγείρει ερωτήματα σχετικά με τη γένεση τέτοιων κόσμων. Είναι απίθανο ότι ένα τόσο μεγάλο φεγγάρι θα μπορούσε να σχηματιστεί απευθείας σε τροχιά γύρω από έναν πλανήτη, με τον πλανήτη να είναι πιο πιθανό να σαρώσει οποιοδήποτε πιθανό υλικό γέννησης από δορυφόρους, υποδηλώνοντας ότι μια άλλη ιστορία προέλευσης είναι πιο πιθανή.
«Ένα σενάριο είναι ότι αυτό το φεγγάρι καταλήφθηκε από τον πλανήτη καθώς σχηματιζόταν το πλανητικό σύστημα», λέει ο Christiansen. «Τα πρώιμα πλανητικά συστήματα είναι αρκετά βίαια, χαοτικά μέρη. Βλέπουμε παραδείγματα σύλληψης στο δικό μας ηλιακό σύστημα:για παράδειγμα, τον Τρίτωνα, ένα από τα φεγγάρια του Ποσειδώνα. Νομίζουμε ότι αποτυπώθηκε. Ξέρουμε λοιπόν ότι αυτό μπορεί να συμβεί. απλώς δεν το είχαμε αναβαθμίσει στην ιδέα ότι ένας πλανήτης στο μέγεθος του Δία θα μπορούσε να συλλάβει ένα φεγγάρι στο μέγεθος του Ποσειδώνα."
Ωστόσο, δεν πωλούνται όλοι στην υποτιθέμενη ύπαρξη αυτού του φεγγαριού. Ο René Heller του Ινστιτούτου Max Planck για την Έρευνα του Ηλιακού Συστήματος στο Γκέτινγκεν της Γερμανίας, λέει ότι δεν είναι σίγουρος ότι το σήμα διέλευσης που είδε η ομάδα είναι το αποτέλεσμα ενός φεγγαριού. «Δεν με πείθει», λέει. Αντίθετα, προσθέτει ο Heller, η βουτιά στο φως θα μπορούσε απλώς να είναι το αποτέλεσμα φυσικών παραλλαγών στο αστέρι, όπως ηλιακές κηλίδες που βλέπουμε στον δικό μας ήλιο, που περνούν από την επιφάνειά του ταυτόχρονα με την πλανητική διέλευση. Ο Kipping και η ομάδα του, από την πλευρά τους, λένε ότι έχουν αποκλείσει ένα τέτοιο ενδεχόμενο επειδή η βουτιά που υποτίθεται ότι προκλήθηκε από το φεγγάρι ξεκίνησε πριν ο πλανήτης αρχίσει να περνά μπροστά από το αστέρι.
Η Laura Kreidberg του Ινστιτούτου Αστρονομίας Max Planck στη Χαϊδελβέργη της Γερμανίας λέει ότι «δεν θα το αποκαλούσε ακόμη slam dunk», αλλά το αποτέλεσμα «αξίζει απολύτως να το παρακολουθήσουμε» για να προσπαθήσουμε να δούμε μια άλλη διέλευση από το υποτιθέμενο φεγγάρι. Ωστόσο, δεν θα μπορέσουμε να το κάνουμε αμέσως. Δεδομένης της μεγάλης τροχιάς του πλανήτη, αυτός και το πιθανό φεγγάρι του δεν θα περάσουν ξανά μέχρι το 2023, λέει ο Kipping, που σημαίνει ότι θα πρέπει να περιμένουμε μέχρι τότε για να προσπαθήσουμε να κατασκοπέψουμε ξανά την εξωσελήνη. Εάν το εξωφεγγάρι είναι πραγματικά εκεί, το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), που εκτοξεύτηκε τον Δεκέμβριο του 2021, θα πρέπει να είναι σε θέση να επιβεβαιώσει ή να διαψεύσει σχεδόν αμέσως την ύπαρξή του. «Θα ήταν ένα κομμάτι κέικ για τον Webb», λέει ο Kipping. «Θα μπορούσε να βρει φεγγάρια μικρότερα από την Ευρώπη γύρω από τον Δία. Είναι ένα γελοία ισχυρό τηλεσκόπιο."
Αυτό από μόνο του δημιουργεί μια συναρπαστική πιθανότητα:το JWST θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να εκτελέσει κάποιο είδος έρευνας για την αναζήτηση εξωφεγγαριών. Με τον τρόπο που ο προκάτοχός του, το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, έχει κάνει τεράστια βήματα στην επιστήμη των εξωπλανητών, το JWST μπορεί να αποδειχθεί ότι ορίζεται από τη συμβολή του στα εξωφεγγάρια. «Η ομάδα μου αυτή τη στιγμή σχεδιάζει πώς θα έμοιαζε στρατηγικά μια έρευνα εξωφεγγαρίας για τον Webb», λέει ο Kipping. «Θα είναι η πρώτη φορά στην ανθρώπινη ιστορία που θα είναι δυνατό. Είμαι πραγματικά ενθουσιασμένος για το μέλλον.”
Οι λόγοι για να γίνει αυτό είναι πολλοί. Μόλις αρχίσουμε να βρίσκουμε εξωφεγγάρια σε αφθονία, θα αρχίσουμε να κατανοούμε πραγματικά τη μεταβλητότητα και τη σημασία τους. Οι παλίρροιες από το δικό μας φεγγάρι, για παράδειγμα, μπορεί να έπαιξαν ρόλο στην κατοικησιμότητα της Γης, οδηγώντας στην εξέλιξη της ζωής σε παλιρροϊκές πισίνες. Η μελέτη των εξωφεγγαριών μπορεί επίσης να μας πει περισσότερα για τη διαδικασία σχηματισμού πλανητών. «Αν θέλουμε να έχουμε μια ολοκληρωμένη κατανόηση του πώς λειτουργεί ο σχηματισμός πλανητών, πρέπει να κατανοήσουμε τα φεγγάρια», λέει ο Kreidberg. Και υπάρχει ένας άλλος, πιο απλοϊκός λόγος για να τα μελετήσετε:«Τα φεγγάρια είναι δροσερά».
Τα ίδια τα εξωφεγγάρια μπορεί επίσης να αντιπροσωπεύουν πρωταρχικούς στόχους στο κυνήγι της ζωής. Δεδομένου ότι μπορεί φαινομενικά να κυμαίνονται σε μεγέθη από μικρό σε μέγεθος Γης και όχι μόνο, είναι λογικό να υποθέσουμε ότι μερικά βραχώδη εξωφεγγάρια μπορεί να περιφέρονται γύρω από αέριους γιγάντιες πλανήτες εντός της κατοικήσιμης ζώνης των άστρων τους, όπου μπορεί να υπάρχει υγρό νερό. «Αυτή είναι μια από εκείνες τις περιπτώσεις όπου η επιστημονική φαντασία μπορεί να προηγείται του επιστημονικού γεγονότος», λέει ο Christiansen. «Έχετε το παράδειγμα της ταινίας Avatar ενός κατοικήσιμου φεγγαριού γύρω από έναν αέριο γίγαντα. Στο Star Wars , έχετε κατοικήσιμα φεγγάρια γύρω από γίγαντες αερίου. Μπορείτε τεχνικά να δημιουργήσετε έναν βράχο γύρω από έναν γίγαντα αερίου που έχει τη μέση ακτινοβολία από τον ήλιο, έτσι ώστε να μπορεί να έχει υγρό νερό στην επιφάνεια."
Υπάρχουν όμως επιπλοκές. Ένα φεγγάρι γύρω από έναν γιγάντιο πλανήτη θα δοκίμαζε μια σημαντική βαρυτική ώθηση και έλξη από αυτόν τον μεγαλύτερο κόσμο, ο οποίος, σε ακραίες συνθήκες - όπως αυτές του φεγγαριού του Δία Ιώ - μπορεί να οδηγήσει σε έντονη ηφαιστειακή δραστηριότητα. Η ακτινοβολία από γίγαντες αερίου όπως ο Δίας μπορεί επίσης να είναι θανατηφόρα. Και τέτοια συστήματα μπορεί να έχουν περίεργα χαρακτηριστικά. «Αν είστε στη σωστή σειρά, θα έχετε τη μέρα και τη νύχτα από την περιστροφή σας, αλλά έναν επιπλέον κύκλο ημέρας-νύχτας από το να πάτε πίσω από τον πλανήτη», λέει ο Christiansen. «Υπάρχουν σχεδόν σίγουρα βράχοι της σωστής θερμοκρασίας γύρω από τους γίγαντες αερίου. Το αν είναι κατοικήσιμα ή όχι είναι ένα ανοιχτό ερώτημα και κάτι για το οποίο πολλοί άνθρωποι είναι ενθουσιασμένοι."
