Есть ли на далекой планете вулканический спутник, как Ио у Юпитера?

Существование спутника у планеты, расположенной за пределами нашей Солнечной системы, никогда не было подтверждено, но новое исследование предоставляет косвенные доказательства.

Об этом рассказывают в Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA, передают OstanniPodii.com.

Новое исследование выявило потенциальные признаки существования каменистого, вулканического спутника, вращающегося вокруг экзопланеты за 635 световых лет от Земли. Самой большой подсказкой является натриевое облако, которое, как показывают результаты, находится близко, но немного не синхронизировано с экзопланетой, газовым гигантом размером с Сатурн под названием WASP-49 b, хотя для подтверждения поведения облака требуются дополнительные исследования. В пределах нашей Солнечной системы подобное явление создают выбросы газа с вулканического спутника Юпитера Ио.

Хотя экзоспутники (спутники планет за пределами нашей Солнечной системы) еще не были подтверждены, было обнаружено несколько кандидатов. Вполне вероятно, что эти спутники планет остались необнаруженными, поскольку они слишком малы и тусклы, чтобы их можно было обнаружить с помощью современных телескопов.

Натриевое облако вокруг WASP-49 b было впервые обнаружено в 2017 году, привлекая внимание Апурвы Озы, бывшего постдокторанта в JPL, а ныне научного сотрудника Калифорнийского технологического института, который руководит JPL. Оза много лет исследовал, как можно обнаружить экзоспутники по их вулканической активности. Например, Ио, самое вулканическое тело в нашей Солнечной системе, постоянно извергает диоксид серы, натрий, калий и другие газы, которые могут образовывать огромные облака вокруг Юпитера, превышающие в 1 000 раз радиус гигантской планеты. Вполне возможно, что астрономы, наблюдающие за другой звездной системой, могли бы обнаружить газовое облако, подобное облаку Ио, даже если бы сам спутник был слишком малым для того, чтобы его можно было увидеть.

WASP-49 b и её звезда состоят преимущественно из водорода и гелия, с незначительными примесями натрия. Ни одна из них не содержит достаточного количества натрия, чтобы объяснить облако, которое, похоже, происходит от источника, производящего примерно 100 000 килограммов натрия в секунду. Даже если звезда или планета может производить такое количество натрия, непонятно, какой механизм может выбрасывать его в космос.

Может ли источником быть вулканический экзоспутник? Оза и его коллеги решили попытаться ответить на этот вопрос. Работа сразу же оказалась сложной, ведь на таком большом расстоянии звезда, планета и облако часто перекрывают друг друга и занимают одну и ту же крошечную, далекую точку в космосе. Поэтому команде пришлось наблюдать за системой во времени.

Облако в движении

Как подробно описано в исследовании, опубликованном в Astrophysical Journal Letters, они нашли несколько доказательств того, что облако создано отдельным телом, которое вращается вокруг планеты, хотя для подтверждения поведения облака нужны дополнительные наблюдения. Например, дважды во время наблюдений облако внезапно увеличивалось в размерах, как будто заправлялось, когда его не было рядом с планетой.

Они также наблюдали облако, которое двигалось быстрее планеты, что казалось бы невозможным, если бы оно не было порождено другим телом, двигавшимся независимо от планеты и быстрее неё.

"Мы считаем, что это очень важное доказательство", - сказал Оза. "Облако движется в противоположном направлении, чем, согласно физике, оно должно было бы двигаться, если бы было частью атмосферы планеты".

Хотя эти наблюдения заинтриговали исследовательскую группу, они говорят, что им нужно будет наблюдать за системой дольше, чтобы быть уверенными в орбите и структуре облака.

Вероятность вулканических облаков

Частично исследователи использовали Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории в Чили. Соавтор статьи Оза Джулия Зайдель, научный сотрудник обсерватории, установила, что облако расположено высоко над атмосферой планеты, подобно облаку газа, которое образует Ио вокруг Юпитера.

Они также использовали компьютерную модель, чтобы проиллюстрировать сценарий экзоспутника и сравнить его с данными. Экзопланета WASP-49 b вращается вокруг звезды каждые 2,8 дня с регулярностью, подобной часовой стрелке, но облако появлялось и исчезало за звездой или за планетой с нерегулярными интервалами. Используя свою модель, Оза и команда показали, что спутник с восьмичасовой орбитой вокруг планеты может объяснить движение и активность облака, в том числе то, как оно иногда движется перед планетой и не связано с определенным регионом планеты.

"Доказательства очень убедительны, что что-то другое, чем планета и звезда, создает это облако", - сказала Розали Лопес, планетарный геолог из JPL, которая является соавтором исследования вместе с Озой. "Обнаружение экзоспутника было бы довольно экстраординарным, и благодаря Ио мы знаем, что вулканический экзоспутник возможен".

Насильственный конец

На Земле вулканы запускаются за счет тепла в ядре, оставшегося от формирования планеты. Вулканы Ио, напротив, движутся под действием гравитации Юпитера: спутник сжимается, когда он приближается к планете, а затем Юпитер ослабляет свою "хватку", когда спутник удаляется. Это сгибание нагревает недра малого спутника, что приводит к процессу, называемому приливным вулканизмом.

Если WASP-49 b имеет спутник, подобный по размеру Земле, Оза и его команда предполагают, что быстрая потеря массы в сочетании со сжатием под действием гравитации планеты в конце концов приведет к его распаду.

"Если там действительно есть спутник, то он будет иметь очень разрушительный для себя конец", - говорит Оза.