Przejdź do treści

Wskazówki na wulkaniczną aktywność egzoksiężyca

img

Skalisty księżyc pozasłoneczny – egzoksiężyc – z bulgoczącą lawą może krążyć wokół planety oddalonej od nas o 550 lat świetlnych. Sugeruje to międzynarodowy zespół badaczy prowadzony przez Uniwersytet w Bernie, bazując na prognozach teoretycznych dopasowanych do obserwacji. „Egzo-Io” wydaje się być ekstremalną wersją jowiszowego księżyca Io.

Io jest najbardziej aktywnym wulkanicznie ciałem w naszym Układzie Słonecznym. Dzisiaj istnieją oznaki, że aktywny księżyc poza Układem Słonecznym, egzo-Io, może być ukryty w układzie planetarnym WASP-49b. „Byłby to niebezpieczny świat wulkaniczny ze stopioną lawową powierzchnią, księżycową wersją bliskich super-Ziem, takich jak 55 Cancri-e, miejsce, w którym Jedi umierają, niebezpiecznie znane Anakinowi Skywalkerowi.” – mówi Apurva Oza, dr hab. w Instytucie Fizyki Uniwersytetu w Bernie i współpracownik NCCR PlanetS. Ale obiekt, który Oza i jego koledzy opisali w swojej pracy, wydaje się być jeszcze bardziej egzotyczny, niż Star Wars: prawdopodobny egzoksiężyc okrążałby gorącego olbrzyma, który z kolei pędziłby wokół swojej gwiazdy macierzystej raz na niecałe 3 dni – scenariusz na świat oddalony o 550 lat świetlnych od nas w konstelacji Zająca, pod jasnym Orionem.

Sód jako dowód poszlakowy

Astronomowie jeszcze nie odkryli skalistego księżyca poza Układem Słonecznym a na podstawie poszlakowych dowodów naukowcy z Berna stwierdzili, że egzo-Io istnieje: wykryto sód w postaci gazowej na WASP-49b na anomalnie dużej wysokości. „Neutralny gaz sodowy jest tak daleko od planety, że jest mało prawdopodobne, żeby emitował go wyłącznie wiatr planetarny” – mówi Oza. Obserwacje Jowisza i Io w naszym Układzie Słonecznym, wraz z obliczeniami utraty masy pokazują, że egzo-Io może być bardzo prawdopodobnym źródłem sodu na WASP-49b. „Sód jest tam, gdzie powinien być” – mówi astrofizyk.

Pływy utrzymują stabilność układu

Już w 2006 roku Bob Johnson z University of Virginia i nieżyjący Patrick Huggins z New York University w USA wykazali, że duże ilości sodu na egzoplanecie mogą wskazywać na ukryty księżyc lub pierścień materii, a 10 lat temu naukowcy z Virginii obliczyli, że tak zwany układ trzech ciał: gwiazda, bliska olbrzymia planeta i księżyc może być stabilny przez miliardy lat. 

„Ogromne siły pływowe w takim układzie są kluczem do wszystkiego”, wyjaśnia astrofizyk. Energia uwalniana przez pływy na planetę i jej księżyc utrzymuje stabilną orbitę księżyca, jednocześnie ogrzewając go i czyniąc go aktywnym wulkanicznie. W swojej pracy naukowcy byli w stanie wykazać, że mały skalisty księżyc może wyrzucać więcej sodu i potasu w kosmos dzięki tej ekstremalnej wulkaniczności, niż duża gazowa planeta, szczególnie na dużych wysokościach. „Linie sodowe i potasowe są dla nas, astronomów, kwantowymi skarbami, ponieważ są niezwykle jasne” – mówi Oza.

Trzeba znaleźć więcej wskazówek

Naukowcy porównali swoje obliczenia z tymi obserwacjami i znaleźli pięć układów kandydujących, w których ukryty egzoksiężyc może przetrwać destrukcyjne parowanie termiczne. W przypadku WASP-49b zaobserwowane dane można najlepiej wytłumaczyć istnieniem egzo-Io. Są też inne opcje. Na przykład egzoplaneta może być otoczona pierścieniem zjonizowanego gazu lub procesami nietermicznymi. „Musimy znaleźć więcej wskazówek” – mówi Oza. Dlatego naukowcy opierają się na dalszych obserwacjach za pomocą instrumentów naziemnych i kosmicznych.

„Podczas gdy obecna faza badań zmierza w kierunku poszukiwania światów zdolnych do zamieszkania i biosygnatur, nasza sygnatura jest sygnaturą zniszczenia” – mówi astrofizyk. Kilka z tych światów może zostać zniszczonych w ciągu kilku mln lat z powodu ekstremalnej utraty masy. „Ekscytujące jest to, że możemy monitorować te procesy destrukcyjne w czasie rzeczywistym” – dodaje Oza.

Więcej:
Hints of a volcanically active exomoon

Sodium and Potassium Signatures of Volcanic Satellites Orbiting Close-in Gas Giant Exoplanets

Źródło: University of Bern

Na zdjęciu: Wizja artystyczna wulkanicznego egzo-Io poddanego ekstremalnej utracie masy. Ukryty egzoksiężyc jest owinięty w napromieniowany obłok gazu świecący w jasnym pomarańczowo-żółtym kolorze. Widoczne są plamy sodu przemierzające księżycową orbitę, prawdopodobnie napędzaną przez magnetosferę gazowego olbrzyma. University of Bern, Ilustracja: Thibaut Roger.