|
Экзолуны планет-изгоев могли бы поддерживать жизнь
|
|
|
|
В юном возрасте нам рассказывают, как солнце согревает Землю и делает жизнь возможной. Эта идея остается с большинством из нас на всю жизнь. Но когда мы захотим разобраться в этом более тщательно и копнем глубже, мы узнаем, что у Земли есть свои собственные источники тепла, которые помогают ей поддерживать пригодность для жизни: остаточное тепло и радиоактивный распад. Такие источники могут быть и у других скалистых миров.
|
|
|
|
Небольшой процент из нас продолжает спускаться в эту кроличью нору в поисках более подробных знаний о пригодности планет для жизни. Мы обнаруживаем, что существуют и другие источники тепла, которые потенциально могут поддерживать жизнь, например, приливное отопление. Приливный нагрев происходит на спутниках, где мощная гравитация гораздо более массивной планеты растягивает и сжимает Луну по мере ее обращения.
|
|
|
|
Это движение создает тепло, которое может позволить жидкой воде сохраняться и способствовать обитаемости. Именно это, по мнению ученых, происходит с некоторыми спутниками нашей Солнечной системы, такими как Европа, где тепло, вероятно, поддерживает теплый жидкий океан под толстой ледяной шапкой.
|
|
|
|
Новое исследование затрагивает вопросы лун, приливного нагрева и обитаемости, но с изюминкой. В нем рассматриваются планеты-изгои и их спутники. В число авторов входят Виктория Фрелих и Жолт Регали под названием "Жизнь в темноте: потенциальная опасность спутников планет-изгоев". Оба они связаны с Астрономическим институтом имени Конколи Теджа Миклоша Исследовательского центра астрономии и наук о Земле имени ХУНЬРЕНА в Венгрии. Их статья должна появиться в журнале Astronomy and Astrophysics.
|
|
|
|
|
|
|
"Пригодность для жизни" - это довольно новое слово, которое относится к условиям, позволяющим жизни зародиться на планете. Оно отличается от слова "обитаемость", которое в основном описывает мир с жидкой водой, способной поддерживать жизнь. Устойчивость учитывает и другие факторы, такие как геофизические и геохимические факторы, необходимые для возникновения жизни.
|
|
|
|
"В то время как обитаемость связана с условиями, при которых на поверхности образуется жидкая вода и сохраняется жизнь, пригодность для жизни определяется минимальными физическими, химическими и энергетическими требованиями, необходимыми для возникновения жизни", - объясняют авторы. В этом исследовании авторы изучают пригодность для жизни спутников-изгоев, вращающихся вокруг планет-изгоев.
|
|
|
|
"Число обнаруженных планет-изгоев (то есть планет без звезды-хозяина, также называемых кочевыми, несвязанными, сиротскими, блуждающими, беззвездными, солнечными или свободно плавающими планетами) в настоящее время достигло нескольких сотен", - пишут авторы. "Более того, теории предполагают, что на каждую звезду в галактике может приходиться по две планеты-изгоя размером с Юпитер".
|
|
|
|
Это означает, что существует огромное количество не только планет-изгоев, но и, по крайней мере потенциально, их спутников. Таким образом, наш поиск более глубокого понимания обитаемости и устойчивости к загрязнению будет неполным без рассмотрения этих миров.
|
|
|
|
Существуют различные механизмы, которые могут вытолкнуть планету из солнечной системы и оставить ее блуждать во тьме космоса. Один из них - взрывы сверхновых, и именно этому посвящена данная работа. Исследователи изучили потенциал планет, выброшенных в результате взрывов сверхновых, удерживать свои спутники.
|
|
|
|
"В этом исследовании мы исследовали орбитальную динамику экзолуны, вращающейся вокруг планеты, звезда-хозяин которой взорвалась в виде SN II", - объясняют они.
|
|
|
|
Пара исследователей использовала моделирование для проверки своих идей. Их набор исходных моделей начинался с планет и лун, вращающихся по круговым орбитам, что обеспечивало фиксированную базу для сравнения. В последующих моделированиях они увеличили эксцентриситет планет и лун. Наконец, они смоделировали два спутника, вращающихся вокруг планеты в резонансе среднего движения. Во всех этих сценариях они также варьировали некоторые параметры взрыва сверхновой.
|
|
|
|
"В целом, взрыв SN II приводит к тому, что орбиты планет становятся нестабильными, в результате чего они продолжают свое путешествие по галактике в качестве планет-изгоев", - пишут авторы. Удивительно, но мощные взрывы не оторвали Луну, и она осталась гравитационно связанной с планетами.
|
|
|
|
"Основываясь на наших результатах, планеты, выброшенные во время взрывов SN II, во всех случаях сохраняют свои спутники", - объясняют авторы, отмечая, что этот результат согласуется с предыдущими исследованиями.
|
|
|
|
Однако орбиты спутников вокруг планет были изменены, и взрывы изменили их эксцентриситет. "Величина возбуждения эксцентриситета Луны зависит исключительно от ускорения, полученного планетой", - пишут исследователи. Это важнейшая часть исследования, поскольку эллиптическая орбита создает приливный нагрев, который может лежать в основе устойчивости.
|
|
|
|
У планеты с изначально круглой орбитой эксцентриситет спутников достигает примерно 0,33. Для сравнения, эксцентриситет земной Луны составляет приблизительно 0,0549, что почти соответствует окружности.
|
|
|
|
Для планет с ранее существовавшими эксцентричными орбитами эксцентриситет их спутников достиг примерно 0,88. Результаты также показывают, что для пар спутников, находящихся в резонансе, эксцентриситет может достигать примерно 0,27.
|
|
|
|
Но важная часть эксцентриситета заключается в том, как он способствует приливному нагреву на этих спутниках-изгоях. В ситуациях, когда спутники обращаются вокруг своих планет на расстоянии более 0,01 а.е. и с эксцентриситетом более 0,1, может наблюдаться эффективный приливный нагрев.
|
|
|
|
От 12% до 15% спутников-изгоев в таких ситуациях испытывают приливный нагрев, сравнимый с нагревом океанических спутников Энцелада и Европы. В данном случае сопоставимые значения составляют от 0,1 до 10раз больше их приблизительных значений.
|
|
|
|
Моделирование также показывает, что спутники в таких ситуациях сохраняют свой эксцентриситет в геологических масштабах времени. "Временные рамки уменьшения эксцентриситета превышают возраст Солнечной системы, что подразумевает миллиарды лет непрерывного нагрева спутников. Такие миры представляют собой многообещающие цели для будущих поисков внеземной жизни", - объясняют исследователи.
|
|
|
|
Согласно некоторым теоретическим работам, в Млечном Пути могут быть триллионы спутников-бродяг. Хотя эта работа была посвящена выбросу в результате взрыва сверхновой, она применима и к другим сценариям.
|
|
|
|
"Важно отметить, что это рассуждение выходит за рамки сценариев возникновения сверхновых: потенциальная вероятность возникновения экзолун в равной степени применима к эксцентричным системам планета–луна-изгой, возникшим в результате ранней динамической нестабильности или облетов звезд", - пишут авторы.
|
|
|
|
Обнаружение спутников-нарушителей пока недоступно, но, вероятно, ненадолго. По мере развития наших технологий мы можем оказаться на грани обнаружения и подтверждения существования спутников-нарушителей. Авторы отмечают, что спутники Титан и Ганимед блокируют около 2% света от своих планет, когда проходят перед ними.
|
|
|
|
Это означает, что их прохождение может быть обнаружено. Гравитационное микролинзирование также может обнаружить их, но для этого требуется удачное расположение. Римский телескоп Нэнси Грейс поможет в этом, как и обсерватория Веры Рубин.
|
|
|
|
Если это исследование окажется точным, то мы окажемся на пороге понимания скрытой популяции планет и спутников, открытие которых может заставить переосмыслить солнечные системы, планеты, спутники, жизнь и всю галактику в целом. Если обитаемость или пригодность для жизни не зависят от звезды, нам нужно изменить наше мышление, чтобы оно соответствовало природе.
|
|
|
|
"Наши результаты показывают, что такие эксцентричные спутники, однажды выброшенные в межзвездное пространство вместе со своей планетой-хозяином, могут оставаться пригодными для жизни в течение миллиардов лет, поддерживаемые только приливным нагревом", - заключают авторы.
|
|
|
|
Источник
|
