Polowanie na egzoksiężyce

Istnienie egzoplanet wydawało się oczywiste. Mimo to, odkryciu pierwszych towarzyszyły ogromne emocje. Podobnie trudno sobie wyobrazić, że tylko planetom krążącym wokół Słońca towarzyszą księżyce. Dlatego nic dziwnego, że niejeden astronom marzy o tym, żeby być pierwszym, który odkryje egzoksiężyc.

Mimo to do tej pory nie mamy ani jednej, niepodważalnej detekcji księżyca poza Układem Słonecznym. Nic dziwnego - wykrycie egzoplanety to duża sztuczka, a co dopiero mówić o satelicie takiego globu. Są jednak trzy ciekawe przypadki, jeden o którym jest wręcz oburzająco mało szumu medialnego. Każdy wiąże się z inną metodą detekcji. Dlatego chcę je Wam pokrótce przedstawić.

Kandydat - Kepler-167e I

Ten jest chyba najgłośniejszy, bo za badaniem stoi Dave Kipping z popularnego kanału YT Cool Worlds. W 2016 roku odkrył on planetę Kepler-167e, gazowego olbrzyma, trochę mniejszego od Jowisza, krążącego wokół gwiazdy trochę mniejszej od Słońca. Po wielu staraniach, w 2024 udało mu się zdobyć solidny przedział czasu teleskopu Jamesa Webba, by dokonać obserwacji kolejnego tranzytu tej planety i sprawdzić, czy w krzywej jasności uda się doszukać dowodu na istnienie dużego księżyca lub księżyców.

Niestety uzyskane wyniki są niekonkluzywne. Owszem w danych jest coś co może być księżycem, ale nie da się wykluczyć, że to błąd danych lub inny czynnik jak choćby plama słoneczna. Co ciekawe, mówimy o metodzie tranzytowej. Instynktownie to, co przychodzi do głowy w takim przypadku to dodatkowe obniżenie pozornej jasności gwiazdy, kiedy oprócz planety, gwiazdę zasłania również księżyc. Tu natomiast prawdopodobnie zaobserwowano coś odwrotnego. Kepler-167e wraz ze swoim księżycem przysłaniały gwiazdę, następnie egzoksiężyc orbitując wokół planety ustawił się przed nią (lub za nią) więc obserwowana jasność gwiazdy na pewien czas zwiększyła się, zanim księżyc minął planetę i ponownie zabierał ułamek jej jasności.

Co dalej? Ciężko powiedzieć. Do kolejnego tranzytu dojdzie dopiero za trzy lata. Czy wówczas JWST wciąż będzie sprawny? Czy Kipping dostanie kolejną szansę? Może do tej pory pojawią się nowe narzędzia i metody? A może wcześniej odkryty zostanie inny egzoksiężyc, trudniej będzie pozyskać zasoby na badanie Keplera-167.

Kandydat - WASP-49 b I

To mój faworyt. Wokół planety WASP-49b zaobserwowano obłok sodu. Sama planeta jest gazowym olbrzymem, trochę większym, choć lżejszym niż Jowisz. Podobnie jak gwiazda, ta planeta składa się głównie z wodoru i helu. Astronomia nie zna mechanizmu, który mógłby prowadzić do wyrzucania w kosmos sodu z głębszych warstw planety.

Ale takie obłoki można obserwować w Układzie Słonecznym. Poddawany ciągłemu rozciąganiu i zgniataniu przez grawitację Jowisza, księżyc Io jest najbardziej wulkanicznie aktywnym obiektem w naszym systemie. Wyrzuca on lawę na setki, a gazy na tysiące kilometrów, tworząc chmury podobne do tego, co zaobserwowano w towarzystwie WASP-49b. Chmura dwukrotnie zwiększała swój rozmiar, co sugeruje, że jest czasami uzupełniana (np. przez hipotetyczne wulkany na hipotetycznym egzoksiężycu). Obłok poruszał się też szybciej niż planeta, co może być najsilniejszym dowodem na to, że towarzyszy on czemuś, co orbituje planetę a nie samej planecie.

Autorzy badania są bardzo ostrożni i powściągliwi. W całej publikacji nie używają terminu “księżyc”, wspominają jedynie o “zmiennym źródle sodu w systemie planetarnym” i uprzejmie informują jakie dalsze badania mogłyby określić jego orbitę i geometrię. Hipoteza egzoksiężyca dobrze wyjaśnia obserwacje (nie ma konkurencyjnej hipotezy), a jej główną słabością jest ograniczona ilość danych i obserwacji.

Kandydat - HD 206893 B I

Dla kontrastu, preprint publikacji, który ukazał się pod koniec zeszłego miesiąca ma dużo odważniejszy tytuł, “Exomoon search with VLTI/GRAVITY around the substellar companion HD 206893 B”. Tym razem mamy do czynienia z metodą astrometryczną. Oznacza to bardzo precyzyjne mierzenie pozycji i ruchu ciał niebieskich. A w przypadku HD 206893 B wykazało ono, że jego ruch wokół gwiazdy HD 206893 jest zaburzany w specyficzny sposób. Wygląda tak, jakby wokół tego obiektu, którego masę szacuje się na 23 mas Jowisza, krążył egzoksiężyc o masie 0,4 masy Jowisza.

Problemy? To może być systematyczny błąd. Detekcję trzeba będzie solidnie zweryfikować i potwierdzić. Mówimy tu o bardzo drobnej perturbacji. Co najzabawniejsze, jeśli detekcja się potwierdzi, to nie wykluczone, że głównym problemem będzie nazewnictwo. A to dlatego, że nie przypadkiem kompana gwiazdy oznaczono wielką literą B. Planety oznacza się małymi literami a gwiazdy wielkimi. Jeśli coś krąży wokół gwiazdy to jest to egzoplaneta, jak krąży wokół egzoplanety to egzoksiężyc. HD 206893 B to brązowy karzeł, obiekt sub-gwiazdowy, gwiazdopodobny. Jeśli HD 206893 B I istnieje i ma połowę masy Jowisza, to czy pojawią się głosy, że to nie egzoksiężyc, tylko mamy tu do czynienia z binarną planetą? Zobaczymy.


Jeśli interesuje Was temat egzoplanet, albo chcecie kogoś nim zainteresować, to przypominam, że dostępna jest moja książka “Niebo pełne planet”. Jest to kompletny wstęp do tematyki egzoplanet; jak ich szukamy, jak je badamy, jakie są perspektywy odkrycia pozaziemskiego życia. Książka to idealny prezent pod choinkę. Także poniżej znajdziecie nie tylko linki do źródeł, ale również strzałę do książki.


Zamów książkę: Niebo pełne planet

Źródełka:
Kipping o Keplerze
Exomoon search with VLTI/GRAVITY around the substellar companion HD 206893 B
Redshifted Sodium Transient near Exoplanet Transit
Possible Volcanic Moon Detected 635 Light-Years Away
W poszukiwaniu pierwszego egzoksiężyca
WASP-49b I - potencjalny egzoksiężyc