У далекой планеты может находиться вулканический спутник
Новое исследование, проведенное в Лаборатории реактивного движения НАСА, выявило потенциальные признаки каменистого вулканического спутника, вращающегося вокруг экзопланеты в 635 световых годах от Земли. Самой большой подсказкой является натриевое облако, которое, как показывают результаты, находится близко, но немного не синхронизировано с экзопланетой, газовым гигантом размером с Сатурн под названием WASP-49 b, хотя для подтверждения поведения облака необходимы дополнительные исследования. В пределах нашей Солнечной системы выбросы газа с вулканического спутника Юпитера Ио создают аналогичное явление.
Хотя ни один из экзолунов (спутников планет за пределами нашей Солнечной системы) не был подтвержден, было выявлено несколько кандидатов. Вероятно, эти спутники планет остались незамеченными, потому что они слишком малы и тусклы, чтобы их могли обнаружить современные телескопы.
Натриевое облако вокруг WASP-49 b было впервые обнаружено в 2017 году, что привлекло внимание Апурвы Озы, бывшего научного сотрудника Лаборатории реактивного движения НАСА, а ныне штатного научного сотрудника Калифорнийского технологического института, который руководит Лабораторией реактивного движения (JPL). Оза потратил годы на изучение того, как можно обнаружить экзолуны по их вулканической активности.
Например, Ио, самое вулканическое тело в нашей Солнечной системе, постоянно выбрасывает диоксид серы, натрий, калий и другие газы, которые могут образовывать огромные облака вокруг Юпитера, радиус которых в 1000 раз превышает радиус планеты-гиганта. Вполне возможно, что астрономы, наблюдающие за другой звездной системой, смогли бы обнаружить газовое облако, подобное облаку Ио, даже если бы сама луна была слишком мала, чтобы ее можно было увидеть.
И WASP-49 b, и ее звезда состоят в основном из водорода и гелия с незначительным содержанием натрия. Ни один из них не содержит достаточного количества натрия, чтобы объяснить появление облака, которое, по-видимому, образуется из источника, производящего примерно 220 000 фунтов (100 000 килограммов) натрия в секунду. Даже если бы звезда или планета могли производить такое количество натрия, неясно, какой механизм мог бы выбросить его в космос.
Мог ли источником света быть вулканический Экзолун? Оза и его коллеги попытались ответить на этот вопрос. Работа сразу же оказалась сложной, поскольку с такого большого расстояния звезда, планета и облако часто накладываются друг на друга и занимают одну и ту же крошечную точку в космосе. Поэтому команде пришлось следить за системой в течение долгого времени.
Облако в движении
Как подробно описано в новом исследовании, опубликованном в Astrophysical Journal Letters, они обнаружили несколько свидетельств того, что облако создано отдельным телом, вращающимся вокруг планеты, хотя для подтверждения поведения облака необходимы дополнительные исследования. Например, дважды их наблюдения показывали, что облако внезапно увеличивалось в размерах, как будто его заправляли топливом, когда оно не находилось рядом с планетой.
Они также наблюдали, как облако двигалось быстрее планеты, что казалось бы невозможным, если бы оно не было создано другим телом, движущимся независимо от планеты и быстрее ее.
"Мы считаем, что это действительно важное доказательство", - сказал Оза. "Облако движется в направлении, противоположном тому, в котором, согласно физике, оно должно было бы двигаться, если бы было частью атмосферы планеты".
Хотя эти наблюдения заинтриговали исследовательскую группу, они говорят, что им нужно было бы наблюдать за системой дольше, чтобы быть уверенными в орбите и структуре облака.
Есть вероятность, что это вулканические облака
Для проведения своих исследований исследователи использовали очень большой телескоп Европейской южной обсерватории в Чили. Соавтор Oza Джулия Зайдель, научный сотрудник обсерватории, установила, что облако расположено высоко над атмосферой планеты, во многом напоминая газовое облако, которое Ио образует вокруг Юпитера.
Они также использовали компьютерную модель, чтобы проиллюстрировать сценарий экзолуния и сравнить его с полученными данными. Экзопланета WASP-49 b обращается вокруг звезды каждые 2,8 дня с регулярностью, подобной часовой, но облако появлялось и исчезало за звездой или за планетой с кажущимися неравномерными интервалами.
Используя свою модель, Оза и его команда показали, что луна, совершающая восьмичасовой оборот вокруг планеты, может объяснить движение и активность облака, в том числе то, что иногда кажется, что оно движется перед планетой и, по-видимому, не связано с определенным регионом планеты.
"Есть очень убедительные доказательства того, что это облако образуется не только планетой и звездой", - сказала Розали Лопес, планетарный геолог из JPL, которая была соавтором исследования с Oza. "Обнаружение экзолуны было бы довольно необычным событием, и благодаря Ио мы знаем, что вулканический экзолун возможен".
Жестокий конец
На Земле вулканы извергаются за счет тепла в ядре, оставшегося после образования планеты. Вулканы Ио, с другой стороны, действуют под действием притяжения Юпитера, которое сжимает Луну по мере ее приближения к планете, а затем ослабляет свою "хватку" по мере удаления от нее. Это изгибание нагревает внутреннюю часть маленькой Луны, что приводит к процессу, называемому приливным вулканизмом.
Если у WASP-49 b есть спутник, похожий по размерам на Земной, Оза и его команда подсчитали, что быстрая потеря массы в сочетании со сжатием под действием силы тяжести планеты в конечном итоге приведет к ее распаду.
"Если там действительно есть луна, то это будет иметь очень разрушительный финал", - сказал Оза.
