Osud exomoonů při rozptylu planet

Interakce s planetami jsou považovány za běžné, protože sluneční soustavy se nejprve formují a usazují. Nová studie naznačuje, že tato blízká setkání by mohla mít významný dopad na měsíce obřích exoplanet a mohou generovat velkou populaci volně se pohybujících exomoonů.

Umělecké zobrazení exomoonu kolem plynové obří exoplanety. Nová studie zkoumá osudy takových měsíců, když planety interagují.
NASA / JPL-Caltech

Čtyři příklady výsledků blízkého střetu: a) Měsíc zůstává na oběžné dráze kolem svého hostitele, b) Měsíc je zachycen na oběžné dráze kolem svého perturberu, c) ad) Měsíc je ze systému vypuštěn ze dvou různých počátečních konfigurací.
Přizpůsobeno od Hong et al. 2018

Chaos v systému

V modelu rozptylu planetární planety tvorby sluneční soustavy se předpokládá, že se planety původně vytvářejí v těsně nabitých systémech. V průběhu času se planety v systému navzájem narušují a nakonec vstupují do fáze nestability, během níž se jejich oběžné dráhy protínají a planety zažívají blízká setkání.

Během tohoto procesu „rozptylu“ mohou být jakékoli exomoony, které obíhají obří planety, přímo zasaženy nestabilními oběžnými dráhami přímým setkáním s rušivými planetami. Exomoony mohou být také narušeny, pokud se jejich vlastnosti nebo oběžné dráhy jejich hostitelských planet v důsledku rozptylu změní.

Tým vědců vedený Yu-Cian Hong (Cornell University) nyní prozkoumal osud exomoonů v situacích rozptylu planety - planety pomocí sady numerických simulací N-body.

Šance na přežití

Hong a spolupracovníci zjistili, že drtivá většina - zhruba 80 až 90% - exomoonů kolem obřích planet je během rozptylu destabilizována a nepřežívá na svém původním místě ve sluneční soustavě. Osudy těchto destabilizovaných exomoonů zahrnují:

  • měsíční srážka s hvězdou nebo planetou,
  • zachycení Měsíce rušivou planetou,
  • vypuštění měsíce ze sluneční soustavy,
  • vypuštění celé planety - Měsíce ze sluneční soustavy a
  • Měsíční porucha na novou heliocentrickou orbitu jako „planetu“.

Není divu, že exomoony, které mají blízké oběžné dráhy a ty, které obíhají na větších planetách, s největší pravděpodobností přežijí blízká setkání; jako příklad, exomoony na oběžné dráze podobné Galilejským satelitům Jupitera (tj. obíhající ve vzdálenosti menší než 4% poloměru kopce jejich hostitelské planety) mají šanci na přežití ~ 20–40%.

Měsíční počáteční osa semimajoru vs. míra přežití. Tři z Galilejských měsíců Jupitera jsou uvedeny pro informaci.
Hong a kol. 2018

Volně plovoucí měsíce

Zajímavým důsledkem výsledků Hong a spolupracovníků je předpověď populace volně se pohybujících exomoonů, které byly během rozptylu planety-planety vypuštěny ze slunečních soustav a nyní putují celým vesmírem. Podle autorských modelů může být těchto volně plovoucí exomoonů tolik, kolik je ve vesmíru hvězd!

Budoucí průzkumy, které hledají objekty pomocí gravitačního mikročočku - jako je tomu v případě planety s širokoúhlým infračerveným průzkumným dalekohledem (WFIRST) - mohou být schopny takové objekty detekovat až do hmotností desetiny hmotnosti Země. Mezitím jsme trochu blíže k porozumění komplexní dynamice raných solárních systémů.

Citace

Yu-Cian Hong a kol. 2018 ApJ 852 85. doi: 10, 3847 / 1538-4357 / aaa0db


Tento příspěvek se původně objevil na AAS Nova, kde jsou uvedeny nejdůležitější poznatky z časopisů americké astronomické společnosti.