Чи є на далекій планеті вулканічний супутник на кшталт Іо у Юпітера?

Існування супутника у планети, розташованої за межами нашої Сонячної системи, ніколи не було підтверджено, але нове дослідження надає непрямі докази.

Про це розповідають в Лабораторії реактивного руху (JPL) NASA, передають OstanniPodii.com.

Нове дослідження виявило потенційні ознаки існування кам′янистого, вулканічного супутника, що обертається навколо екзопланети за 635 світлових років від Землі. Найбільшою підказкою є натрієва хмара, яка, як показують результати, знаходиться близько, але трохи не синхронізована з екзопланетою, газовим гігантом розміром із Сатурн під назвою WASP-49 b, хоча для підтвердження поведінки хмари потрібні додаткові дослідження. В межах нашої Сонячної системи подібне явище створюють викиди газу з вулканічного супутника Юпітера Іо.

Хоча екзосупутники (супутники планет за межами нашої Сонячної системи) ще не були підтверджені, було виявлено кілька кандидатів. Цілком ймовірно, що ці супутники планет залишилися невиявленими, оскільки вони занадто малі та тьмяні, щоб їх можна було виявити за допомогою сучасних телескопів.

Натрієва хмара навколо WASP-49 b була вперше виявлена у 2017 році, привернувши увагу Апурви Ози, колишнього постдокторанта в JPL, а нині наукового співробітника Каліфорнійського технологічного інституту, який керує JPL. Оза багато років досліджував, як можна виявити екзосупутники за їхньою вулканічною активністю. Наприклад, Іо, найбільш вулканічне тіло в нашій Сонячній системі, постійно вивергає діоксид сірки, натрій, калій та інші гази, які можуть утворювати величезні хмари навколо Юпітера, які в 1 000 разів перевищують радіус гігантської планети. Цілком можливо, що астрономи, які спостерігають за іншою зоряною системою, могли б виявити газову хмару, подібну до хмари Іо, навіть якби сам супутник був надто малим для того, щоб його можна було побачити.

WASP-49 b та її зоря складаються переважно з водню й гелію, з незначними домішками натрію. Жодна з них не містить достатньої кількості натрію, щоб пояснити хмару, яка, схоже, походить від джерела, що виробляє приблизно 100 000 кілограмів натрію за секунду. Навіть якщо зоря або планета може виробляти таку кількість натрію, незрозуміло, який механізм може викидати його в космос.

Чи може джерелом бути вулканічний екзосупутник? Оза та його колеги вирішили спробувати відповісти на це питання. Робота одразу ж виявилася складною, адже на такій великій відстані зоря, планета й хмара часто перекривають одна одну та займають одну й ту ж крихітну, далеку точку в космосі. Тож команді довелося спостерігати за системою в часі.

Хмара в русі

Як детально описано в дослідженні, опублікованому в Astrophysical Journal Letters, вони знайшли кілька доказів того, що хмара створена окремим тілом, яке обертається навколо планети, хоча для підтвердження поведінки хмари потрібні додаткові спостереження. Наприклад, двічі під час спостережень хмара раптово збільшувалася в розмірах, наче заправлялася, коли її не було поруч з планетою.

Вони також спостерігали хмару, яка рухалася швидше за планету, що здавалося б неможливим, якби вона не була породжена іншим тілом, яке рухалося незалежно від планети та швидше за неї.

"Ми вважаємо, що це дуже важливий доказ", - сказав Оза. "Хмара рухається в протилежному напрямку, ніж, згідно з фізикою, вона мала б рухатися, якби була частиною атмосфери планети".

Хоча ці спостереження заінтригували дослідницьку групу, вони кажуть, що їм потрібно буде спостерігати за системою довше, щоб бути впевненими в орбіті та структурі хмари.

Ймовірність вулканічних хмар

Частково дослідники використовували Дуже великий телескоп Європейської південної обсерваторії в Чилі. Співавтор статті Оза Джулія Зайдель, наукова співробітниця обсерваторії, встановила, що хмара розташована високо над атмосферою планети, подібно до хмари газу, яку утворює Іо навколо Юпітера.

Вони також використали комп′ютерну модель, щоб проілюструвати сценарій екзосупутника та порівняти його з даними. Екзопланета WASP-49 b обертається навколо зорі кожні 2,8 дня з регулярністю, подібною до годинникової стрілки, але хмара з′являлася й зникала за зорею або за планетою з нерегулярними інтервалами. Використовуючи свою модель, Оза та команда показали, що супутник з восьмигодинною орбітою навколо планети може пояснити рух та активність хмари, в тому числі те, як вона іноді рухається перед планетою й не пов′язана з певним регіоном планети.

"Докази дуже переконливі, що щось інше, ніж планета й зоря, створює цю хмару", - сказала Розалі Лопес, планетарна геолог з JPL, яка є співавторкою дослідження разом з Озою. "Виявлення екзосупутника було б досить екстраординарним, і завдяки Іо ми знаємо, що вулканічний екзосупутник можливий".

Насильницький кінець

На Землі вулкани запускаються за рахунок тепла в ядрі, що залишилося від формування планети. Вулкани Іо, з іншого боку, рухаються під дією гравітації Юпітера: супутник стискається, коли він наближається до планети, а потім Юпітер послаблює свою "хватку", коли супутник віддаляється. Це згинання нагріває надра малого супутника, що призводить до процесу, який називається приливним вулканізмом.

Якщо WASP-49 b має супутник, подібний за розміром до Землі, Оза та його команда припускають, що швидка втрата маси в поєднанні зі стисканням під дією гравітації планети врешті-решт призведе до його розпаду.

"Якщо там дійсно є супутник, то він матиме дуже руйнівний для себе кінець", - каже Оза.