Je to téměř přesně 22 let, co astronomové objevili první exoplanetu u hvězdy hlavní posloupnosti. Některé detekční metody ale umožňují také objevení měsíců exoplanet. Objevili astronomové ten vůbec první?
S exoměsíci je to podobně jako s exoplanetami poněkud terminologicky obtížné. Ve Sluneční soustavě je měsícem obří Titan stejně jako balvan o velikosti autobusu. V dalekých vesmírných končinách na nás čekají další komplikace: třeba planety u hnědých trpaslíků, dvojplanety apod.
Ale nechme terminologické spekulace stranou. Astronomové čekají na objev tělesa, které budeme moci označit za měsíc a to bez složitějších poznámek pod čarou.
Největším odborníkem na exoměsíce a jejich hledání tranzitní metodou je David Kipping. Ten před pár lety založil projekt HEK, jehož cílem bylo hledání exoměsíců v datech z Keplera. V týmu pracuje i Čech David Nesvorný.
První objev?
Novou studii ale vedl Kippingův kolega Alex Teachey. Tým se podívali na 284 exoplanet, které Kepler objevil. Mají velikost Země až Jupiteru a velkou poloosu 0,1 až 1 AU. Podle hrubých odhadů je u těchto planet velmi nízká míra výskytu exoměsíců, které jsou analogií Galileovým měsícům – tedy čtyřem největším měsícům Jupiteru.
Možná to není úplné překvapení, protože tyto planety většinu migrovaly, což mohlo hrát roli i pro existenci měsíců.
Exoměsíce podobně jako většinu exoplanet nevidíme. Můžeme je ale najít nepřímými metodami. Mezi ně patří změny v časech tranzitů (TTV). Jak měsíc obíhá okolo planety, ovlivňuje ji svou gravitací. To vede k tomu, že k tranzitům planety nedochází pravidelně. TTV se již dnes využívá k hledání netranzitujích planet v systému s tranzitující planetou nebo u kompaktních systémů (jako je třeba TRAPPIST-1) k odhadu hmotnosti jednotlivých planet. Další možností detekce je pozorování změn v délce samotného tranzitu.
A nakonec lze sledovat jisté deformace světelných křivek (graf závislosti jasnosti na čase), které způsobuje tranzit planety i měsíce dohromady (viz obrázek v tweetu níže). Právě touto cestou se tým vydal.
.@alexteachey & @david_kipping have a 4.1-sigma candidate!!! 😮🌖😮 https://t.co/rbeZaKQC27 pic.twitter.com/hDvt6ytumf
— Hugh Osborn (@exohugh) July 27, 2017
Alex Teachey a jeho kolegové našli možný exoměsíc u planety Kepler-1625b. Mateřská hvězda je mnohem větší než Slunce (1,8x větší). Samotná planeta je velká jako Jupiter a má hmotnost 10x větší. Okolo hvězdy obíhá s periodou 287 dní.
Objevený měsíc by měl obíhat ve vzdálenosti 19,1 poloměrů planety (respektive někde mezi 17,2 a 21,2 poloměry).
Připomeňme, že oběžná dráha měsíce je limitována dvěma hranicemi. Jednak je to Rocheova mez. Pokud by měsíc obíhal blíže, slapové síly planety by ho zničily. Na druhé straně je to Hillova sféra. Pokud by měsíc obíhal mimo tuto sféru, gravitace planety by ho neudržela. Exoměsíc u Kepler-1625b se pohybuje bezpečně v rámci těchto mezí.
Vědci se pokusili vyloučit, že pozorovaný signál má jiný původ, než exoměsíc. Komplikací je dlouhá oběžná doba planety, kvůli které měli k dispozici jen tři jení tranzity.
Nejdříve vyloučili, že se jedná o chybu – artefakt v datech z Keplera. Poté se podívali na možná astrofyzikální vysvětlení – prstence planety, hvězdné skvrny apod. Všechny tyto možnosti jsou nepravděpodobné.
Když jsem před pár lety dělal s Davidem Kippingem rozhovor, zeptal jsem se ho, jak chce exoměsíce označovat. Velká písmena se používají pro hvězdy, malá pro planety. Navrhoval římské číslice, takže první možný exoměsíc má název Kepler-1625b I.
Menším problémem je jeho velikost, která by měla být srovnatelná s Neptunem (!!). Podobně velké exoměsíce odborná literatura zrovna neočekává, ale podobně neočekávala na začátku 90. let ani horké jupitery.
Je dobré zdůraznit, že se jedná pouze o kandidáta – možný exoměsíc. Data z Keplera nestačí na dostatečnou ověření jeho existence. Vědci chtějí nyní na planetu zaměřit Hubblův dalekohled. K dalšímu tranzitu planety dojde v říjnu. Tak držte palce!
Zdroj: HEK VI: On the Dearth of Galilean Analogs in Kepler and the Exomoon Candidate Kepler-1625b I