Die Suche nach Monden in der Umlaufbahn ferner Planeten kann zu massiven Exoloons führen.
Im Jahr 2012 gab ein Team von Wissenschaftlern der Kepler-Mission bekannt, dass sie mit der Jagd nach Monden beginnen würden, die sich um ferne Exoplaneten drehen. Und während das Teleskop Tausende von Exoplaneten findet, bleiben die Monde außer Sicht.
Das Hauptproblem ist, dass für die „Sichtbarkeit“ des Mondes seine Masse ungefähr 10% der Masse der Erde oder der ungefähren Masse des Mars betragen sollte. Dies ist das 10-fache des größten Mondes im Sonnensystem.
Und während die Bildung von Planetensatelliten ein natürliches Nebenprodukt der Planetenbildung zu sein schien, fragte sich die Wissenschaftlerin Amy Barr vom Planetologischen Institut, ob große Monde (vielleicht sogar die Größe der Erde) gebildet werden könnten. Und wenn ja, wie würden sie sich in der Galaxie befinden?
In Simulationen und Simulationen entdeckten Barr und ihre Kollegen, dass theoretisch die Möglichkeit besteht, dass sich das Superplasma des Mondes um einen felsigen und gasförmigen Planeten bildet. Aber nur, wenn die Planeten selbst groß genug sind. Durch die Kollision der riesigen Felsenwelten können große Felsensatelliten entstehen. Dann könnten die Exolunen um die Gasriesen aufgrund gemeinsamer Akkretion oder Abscheidung erzeugt werden.
"Wir haben die ersten Ergebnisse der Massen der Monde, die mit unterschiedlichen Effekten innerhalb der möglichen Grenzen exoplanetarer Systeme gebildet werden können", sagte Barr. „Hauptsache, wir haben gezeigt, dass es möglich ist, Exole mit Massen oberhalb der theoretischen Maxima zu bilden. Kepler untersucht weiterhin Satelliten mit mehr als einem Zehntel der Erdmasse. " Um Planeten zu erkennen, die vor der Scheibe des übergeordneten Sterns vorbeiziehen, verwendet Kepler die Transitmethode (vorübergehende Helligkeitsabnahme). Die gleiche Technik sollte helfen, Exole zu finden. Daher eröffnete ein Team des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics die Jagd. Aber es schien alles eine leere Idee zu sein, wegen der Größe, die beachtet werden musste.
Die von Kepler gefundenen Sonnensysteme unterscheiden sich jedoch stark von unseren. Und die häufigste Größe der Planeten in den Kepler-Daten ist eine neue Klasse, die „Supererde“. Ihre Skala variiert zwischen Erde und Neptun.
"Bisher ist wenig darüber bekannt, wie die von uns verwendeten Satellitenbildungsprozesse auf unterschiedliche Planetenmassen und Sternbedingungen skaliert werden können", schreibt Barr in einem Artikel.
Simulation des Aufpralls eines felsigen Planeten von der Größe der Venus auf einen Planeten mit der 6. Masse der Erde. Die Kollision erzeugt eine ausreichend große Scheibe aus Trümmern, Flüssigkeit und Dampf, um einen Mond mit 0,1 Erdmasse zu erzeugen.
Durch hydrodynamische Modellierung kann Barr bestimmen, wie viel Material sich nach einer Kollision zwischen zwei felsigen Super-Erden in der Umlaufbahn befindet. Ein Aufprall zwischen Planeten von zwei bis sieben Erdmassen wird genügend Material freisetzen, um einen großen Satelliten zu erzeugen, der Kepler im Transit erkennen kann.
"Diese Ergebnisse stimmen fast mit dem Schlag überein, der den Mond bildet, aber die Scheibe wird viel heißer und massiver sein", sagt Barr. Ihre Modelle legen nahe, dass nachweisbare felsige Exole unter verschiedenen Schockbedingungen erzeugt werden können und auch durch große Wirtsplaneten verbunden sind. Darüber hinaus können sie durch gemeinsames Anwachsen von Gasriesen oder durch das Einfangen von wandernden Körpern oder durch andere Prozesse entstehen, die in unserem System nicht beobachtet werden. Barr befasste sich auch mit modernen Theorien über die Entstehung des Mondes im Sonnensystem und versuchte, sie auf Exole anzuwenden.
"Einige der Theorien, wie Divisionen, funktionieren möglicherweise in anderen Systemen", sagte sie. "Bald werden wir neue Observatorien bekommen und in der Lage sein, einige alte Ideen zu überprüfen."
Zu diesem Zeitpunkt fanden Kepler und die K2-Mission 2.476 bestätigte Planeten und zusätzlich 5.216 „Kandidatenplaneten“. Die Exolun-Zählung ist immer noch Null, aber Barr setzt seine Suche fort.
