Наша Солнечная система состоит из восьми планет и более 200 лун. У подавляющего большинства этих спутников нет шансов быть обитаемыми, но некоторые из них — например, Европа и Энцелад — являются сильными кандидатами на поиски жизни. То же самое и в других солнечных системах? Луны в нашей Солнечной системе столь же разнообразны, как и планеты, а то и больше. Есть луны, где ледяная оболочка толщиной в десятки километров скрывает теплый океан. Есть луна со стабильными телами из поверхностной жидкости. Есть луна, на которой наблюдается почти постоянная вулканическая активность. Некоторые спутники образовались в результате аккреции. По крайней мере, одна луна, Земля, образовалась в результате столкновения протопланет. Некоторые спутники, вероятно, являются захваченными астероидами. Некоторые спутники могут быть захвачены объектами пояса Койпера. Есть луны крупнее некоторых планет, и луны настолько малы, что едва ли можно назвать лунами.
Поиск обитаемых миров сосредоточен на экзопланетах, главным образом потому, что мы не можем видеть экзолуны. Но экзопланеты должны иметь экзолуны, если наша Солнечная система является каким-либо признаком. «Хотя экзолуны неизвестны, у нас нет оснований предполагать, что формирование Луны не происходит так же, как в Солнечной системе», — пишут авторы новой статьи. И экзолун может быть гораздо больше, чем экзопланет. Можем ли мы каким-то образом начать понимать, какие экзолуны являются многообещающими целями в поисках обитаемости? Так считают авторы нового исследования. Исследование представляет собой «Целевой список для поиска пригодных для жизни экзолун», опубликованный в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества» (MNRAS). Ведущий автор — Вера Добос, астроном из Астрономического института Каптейн в Университете Гронингена, Нидерланды.
То, что мы знаем об обитаемости экзопланет и экзолуний, меркнет по сравнению с тем, чего мы не знаем. Подобные исследования — одни из наших первых попыток понять обитаемость экзолуны. Мы даже не нашли нашу первую экзолуну, но скоро найдем. (Казалось, что астрономы могли найти его в 2018 году, но сейчас это неясно.) Подобные исследования помогают научному сообществу подготовиться к открытиям экзолуны. Когда мы начнем их находить, мы можем столкнуться с лавиной открытий экзолуны. Как говорит ведущий автор Добос: «По этой причине важно иметь базовые знания об экзолунах при первых обнаружениях, которые помогут в выборе целей для дальнейшего наблюдения».
Поскольку мы еще не обнаружили никаких экзолун, в этом исследовании исследуется возможность обитаемости гипотетических экзолун, которые могут вращаться вокруг известных экзопланет. «Хотя экзолуны сегодня неизвестны, их потенциальная обитаемость — интересный и важный вопрос», — пишут авторы. Их исследование предоставляет список целей, чтобы максимизировать наши шансы найти потенциально пригодные для жизни экзолуны. Исследование сосредоточено на больших скалистых экзолунах, которые могут удерживать свою атмосферу. Авторы также изучили тепло, доступное экзолунам от звезды или звезд в их Солнечной системе, и приливный нагрев. Они игнорировали радиогенный нагрев, который мог дать достаточно тепла для поддержания подповерхностного океана, как на Европе, Энцеладе и, возможно, других.
Исследователи начали с энциклопедии внесолнечных планет, а затем исключили экзопланеты на основании следующих критериев:
- Планеты с массой больше 13 масс Юпитера.
- Планеты с массой родительской звезды менее 0,08 массы Солнца (за исключением коричневых карликов).
- Планеты, у которых неизвестен ни период обращения, ни большая полуось.
- Планеты, для которых не известен ни один из следующих трех параметров: масса, минимальная масса и радиус.
После этих исключений они получили 4140 известных экзопланет. Для каждой из этих планет они смоделировали 100 000 лун. Результатом является вероятность обитаемости для каждой смоделированной луны, которую исследователи определяют как отношение пригодных для жизни тестовых лун к 100 000 смоделированных лун. После того, как все было сказано и сделано, команда идентифицировала 234 известных экзопланеты, где вероятность обитаемости спутников экзопланет составляла ~ 1%. (Сами 17 планет имели вероятность обитаемости более 50%.)
В целом исследование показало, что, скорее всего, обитаемые спутники вращаются вокруг планет в обитаемой зоне их звезд, что неудивительно. Это также показало, что несколько массивных известных экзопланет имеют высокую вероятность обитаемости для экзолун. Исследование показало, что экзопланеты с сильно эксцентричными орбитами и/или высокой скоростью приливного нагрева, скорее всего, будут иметь обитаемые луны для экзопланет за пределами обитаемых зон их звезд.
Но одно меняет эти результаты: ведущие звезды. Команда работала с энциклопедией внесолнечных планет, и в ней не указаны типы звезд более чем для половины содержащихся в ней экзопланет. И для звезд, которые он перечисляет, их текущее эволюционное состояние не указано. Так что некоторые из звезд-хозяев не способствуют обитаемости. Таким образом, даже если симуляции привели к более высокой вероятности обитаемости экзолун в системе, звезда может свести на нет это. Однако предположим, что звезде противопоказаны условия для жизни из-за сильных вспышек и радиации. В этом случае достаточно массивная планета могла бы защитить экзолуну защитной магнитосферой.
Многие другие факторы определяют обитаемость экзолун или даже их присутствие. Например, когда планеты мигрируют, они могут потерять свои спутники. Некоторые луны могут пережить это, в зависимости от физических и орбитальных параметров планеты и луны, а некоторые луны могут быть захвачены на орбиты вокруг новой планеты. Но эти факторы выходят за рамки данной статьи. Результатом этой работы стала таблица экзопланет с высокой вероятностью наличия потенциально пригодных для жизни спутников. Среди экзопланет с наивысшей вероятностью есть те, которые читатели могут узнать.
Kepler-459 b — это планета с наибольшей вероятностью наличия пригодных для жизни экзолун. Это субюпитер, вращающийся вокруг звезды, похожей на наше Солнце, каждые 854 дня. Вероятность обитаемости экзолуны Kepler-459 b составляет 70%. Кеплер Кеплер-456 b также является субюпитером, вращающимся вокруг звезды примерно той же массы, что и Солнце, но его обращение занимает 1320 дней. Вероятность обитаемости экзолуны Kepler-456 b составляет 69%. Третье место в списке занимает HD 7199 b. Это газовый гигант, который обращается вокруг своей солнечной звезды каждые 1,7 года. Вероятность обитаемости экзолуны HD 7199 b составляет 64%. Далее в списке находится Kepler-458 b, первая каменистая суперземля, обнаруженная в обитаемой зоне вокруг солнцеподобной звезды. Иногда ее называют двоюродной сестрой Земли или Землей 2.0. Вероятность обитаемости экзолуны составляет 60%. Тогда есть Kepler-62f. Kepler-62f считается одним из самых многообещающих кандидатов в обитаемые экзопланеты, главным образом потому, что он вращается вокруг очень стабильной и чрезвычайно долгоживущей звезды. Вероятность обитаемости экзолуны составляет 53%.
Проксима Центавра c также попала в список. Ее статус подтвержденной экзопланеты обсуждается, но она привлекает внимание, потому что находится так близко к нам. Он находится в конце списка с вероятностью обитаемости экзолуны 14%. К сожалению, многие экзопланеты с высокой вероятностью обитаемости экзолуны имеют очень длинные орбитальные периоды, составляющие несколько сотен дней и более. Это затрудняет наблюдение за планетами и поиск экзолун. Другие, такие как вышеупомянутый Kepler-62f, имеют более короткие орбитальные периоды, всего пару сотен дней. Орбитальный период Kepler-62f составляет 268 дней, что делает его интригующей целью в охоте за экзолунами.
Многие из экзопланет в списке являются крупными газовыми гигантами. На них может быть несколько экзолун, некоторые из которых размером с малые планеты в нашей Солнечной системе. Когда Галилей направил свой телескоп на Юпитер, он обнаружил четыре больших спутника. Его открытие было огромным моментом в истории. Возможно, наше первое обнаружение экзолуны будет таким же, и мы найдем наши первые четыре сразу. Однажды у нас будет технология и методология, чтобы легче находить экзолуны. Возможно, вскоре мы узнаем о тысячах или даже десятках тысяч экзолун. Это исследование может помочь астрономам решить, где лучше всего искать обитаемые объекты, когда это произойдет.
