В чем разница между системой планета-спутник, как Земля-Луна, и бинарной планетой – двумя планетами, вращающимися вокруг друг друга в космическом пространстве?
Многие астрономы интересуются планетами, вращающимися вокруг других звезд, в частности газовыми гигантами, которые наиболее просты для обнаружения. Огромное давление в их газовой атмосфере означает, что они вряд ли приспособлены для жизни. Но скалистые спутники, вращающиеся вокруг таких планет, могут иметь более благоприятные условия. В прошлом году астрономы обнаружили экзолуну размером с планету, вращающуюся вокруг газового гиганта за пределами нашей Солнечной системы.
В новой статье астрономы утверждают, что эта экзолуна в действительности является так называемой захваченной планетой.
Является ли первая обнаруженная «экзолуна» действительно спутников экзопланеты?
Экзоземли (планеты, напоминающие нашу Землю), которые вращаются вокруг звезд, похожих на Солнце, очень трудно обнаружить даже с помощью больших телескопов типа обсерватории Кека. Задача проще, если родительская звезда менее массивна. Но тогда планета должна быть ближе к звезде, чтобы быть достаточно нагрета, но в тоже время подобные планеты могут быть приливно заблокированы, когда одна сторона раскалена до предела, а вторая погружена в вечный холод. Это делает такие планеты менее привлекательными в качестве потенциального места, где может быть обнаружена жизнь. Когда газовые гиганты, вращающиеся вокруг других звезд, похожих на Солнце, имеют скалистые спутники, они могут быть более вероятным местом, где можно найти жизнь.
В 2018 году два астронома из Колумбийского университета сообщили о первом предварительном наблюдении экзолуны - спутника, вращающегося вокруг планеты, которая сама вращается вокруг другой звезды. Одна любопытная особенность заключалась в том, что эта экзолуна - Кеплер-1625b-i была намного массивнее, чем любой спутник, обнаруженный в нашей Солнечной системе. Она имеет массу, подобную Нептуну, и вращается вокруг планеты, по размерам похожей на Юпитер.
Астрономы ожидают, что спутники таких планет, как Юпитер и Сатурн, будут иметь массу всего лишь несколько процентов от массы Земли. Но эта новая экзолуна была почти в тысячу раз больше, чем похожие тела нашей Солнечной системы, такие как Ганимед или Титан, вращающиеся вокруг Юпитера и Сатурна соответственно. Сложно объяснить образование такого большого спутника, используя современные модели формирования спутников.
В новой модели, которую разработали астрономы, они рассматривают возможность, когда такая массивная экзолуна образуется в результате захвата родительской планеты. Все планеты, большие или малые, начинают образовываться в результате аккреции малых тел, образуя скалистое ядро. На этом раннем этапе эволюции планетной системы скальные ядра все еще окружены газообразным диском, оставшимся от образования родительской звезды. Если ядро наберет достаточно массы, то оно будет обладать гравитационной силой, чтобы вытягивать газ из окружающего пространства и вырасти до огромных размеров Юпитера и Сатурна. Однако это газообразное накопление является кратковременным, поскольку новообразованная звезда истощает большую часть газа в диске.
Если в непосредственной близости образуются два ядра, то они начинают конкурировать, чтобы захватить газ. Если одно ядро становится немного больше, оно получает преимущество и может захватывать большую часть газа в окрестностях для себя. Это оставляет второе тело без дальнейшего газа для захвата. Увеличенное гравитационное притяжение соседа заставляет притягиваться меньшее, и образует систему из родительской планеты и спутника, хотя и очень большого. Бывшая планета становится спутников, вращаясь вокруг более большой планеты, которая опередила её в гонке по захвату газа.
Остаток ядра как взгляд назад в историю
В этом случае захваченная планета вряд ли пригодна для обитания. Растущие планетные ядра имеют газообразные оболочки, которые делают их более похожими на Уран и Нептун - смесь камня, льда и газа. Однако есть и другие моменты, которые почти так же интересны. Изучение ядер планет-гигантов очень сложно, потому что они погребены под огромным слоем водорода и гелия. В настоящее время миссия Юнона пытается это сделать для Юпитера. Однако изучение свойств обнаруженной экзолуны может позволить астрономам увидеть обнаженное ядро гигантской газовой планеты, когда оно лишено газовой оболочки. Это позволит взглянуть на Юпитера, как бы он выглядел, прежде чем он вырос до своих огромных размеров.
Источник: https://phys.org/news/2019-10-moons-stellar-reveal-planets-neptune.html