Odkryto pierwszy księżyc pozasłoneczny? Naukowcy NASA znaleźli mocnego kandydata

1. Co się dzieje wokół egzoplanety?
2. Co wskazuje na obecność księżyca?
3. Dlaczego księżyc jest aktywny wulkanicznie?

Ile księżyców ma Układ Słoneczny? Według NASA w tej chwili znamy 293 ciała niebieskie tego rodzaju. Ziemia jest dość uboga, ma bowiem tylko jednego naturalnego satelitę – Księżyc. Na drugim biegunie znajduje się Saturn ze 146 znanymi księżycami.

A jak jest w innych systemach planetarnych? Czy planety pozasłoneczne mają również swoich naturalnych satelitów? Naukowcy spekulują na ten temat od dawna. Od pewnego czasu przedstawiają też potencjalnych kandydatów na księżyce pozasłoneczne. Jednak tego rodzaju ciał niebieskich nie da się zaobserwować bezpośrednio (podobnie zresztą jak absolutnej większości egzoplanet). By można było spekulować, że wokół jakiegoś odległego globu krąży księżyc, muszą zajść naprawdę wyjątkowe okoliczności.

I właśnie o czymś takim można mówić w przypadku planety pozasłonecznej WASP-49b. To gazowy olbrzym wielkości Jowisza odległy od Ziemi o 635 lat świetlnych. Naukowcy z należącego do NASA Jet Propulsion Laboratory znaleźli właśnie niebezpośrednie dowody, że glob ten ma skalisty, aktywny wulkanicznie księżyc.

Co się dzieje wokół egzoplanety?

Planeta WASP-49 b została odkryta dwanaście lat temu. W 2017 roku zauważono coś zastanawiającego – wokół niej wykryto chmurę gazów bogatą w sód. Skąd miałaby się tam wziąć? Zarówno glob, jak i gwiazda, którą okrąża, składają się głównie z wodoru i helu. Żadne z tych ciał niebieskich nie zawiera wystarczająco dużo sodu, by powstała zaobserwowana chmura.

Co więcej, jak policzono, sód pochodził ze źródła, z którego wydobywał się w tempie 100 tys. kg na sekundę. Naukowcy nie potrafili wskazać żadnego mechanizmu, który wyjaśniałby uwalnianie takiej ilości sodu w przestrzeń kosmiczną. Żadnego z wyjątkiem pozasłonecznego wulkanicznego księżyca.

Za takim wytłumaczeniem od dawna optował Apurva Oza z Caltechu, który wyspecjalizował się w opracowywaniu metod wykrywania potencjalnych księżyców pozasłonecznych. Zdaniem Ozy źródłem chmury mógłby być skalisty, aktywny wulkanicznie księżyc podobny do Io, księżyca Jowisza.

Co wskazuje na obecność księżyca?

Udowodnienie tego jest bardzo trudne. WASP-49 b, jej gwiazda WASP-49 oraz potencjalny księżyc znajdują się tak daleko, że – obserwowane z Ziemi – zajmują ten sam punkt w przestrzeni. Stąd potwierdzenie istnienia w tamtym układzie księżyca możliwe jest tylko pośrednio.

Oza wraz z zespołem zebrał takie pośrednie dowody w pracy opublikowanej właśnie w „The Astrophysical Journal Letters”. Jakie to dowody? Po pierwsze naukowcy zauważyli, że w czasie obserwacji – prowadzonych z użyciem Bardzo Dużego Teleskopu w Chile – chmura dwukrotnie nagle się powiększyła, tak jakby coś ją napompowało. Nie znajdowała się wówczas obok planety. Po drugie chmura pojawiała się i znikała za gwiazdą lub za planetą w nieregularnych odstępach czasu, podczas gdy orbita samej planety jest bardzo regularna.

Po trzecie zastanawiający okazał się sposób przesuwania się chmury. Naukowcy śledzili ją i planetę w czasie przesuwania się na tle tarczy gwiazdy. Raz zauważyli, że chmura porusza się szybciej niż planeta i oddala od Ziemi. Gdyby pochodziła z planety, zdaniem badaczy powinna poruszać się w stronę Ziemi. Taki ruch, jaki zaobserwowano, jest zaś możliwy, gdyby jej źródłem był księżyc.

– Uważamy, że to krytyczny dowód – twierdzi Oza. – Chmura porusza się w przeciwnym kierunku niż według fizyki powinna, gdyby była częścią atmosfery planety.

Dlaczego księżyc jest aktywny wulkanicznie?

Pomocny do zrozumienia, co dzieje się wokół WASP-49b, jest wspomniany księżyc Jowisza, Io. Io jest wyjątkowo aktywny wulkanicznie. To oznacza m.in., że wyrzuca do atmosfery wulkaniczne gazy zawierające sód i siarkę. Tworzą one ogromną chmurę, tysiąc razy szerszą od samego Jowisza.

Dlaczego Io ma wulkany? To efekt bliskości masywnej planety. Oddziaływanie grawitacyjne Jowisza – a dokładniej siły pływowe – ściskają wnętrze Io, podgrzewając je. Podobny mechanizm może łączyć WASP-49b i jej księżyc, z tymże w przypadku tego układu wpływ grawitacyjny planety byłby znacznie silniejszy. Według naukowców nie jest nawet wykluczone, że kiedyś dojdzie do rozerwania tego księżyca.

Na razie zespół Ozy policzył, że zebrane dane obserwacyjne wyjaśniałby księżyc okrążający planetę w ciągu ośmiu godzin. Astronomowie podkreślają jednak, że sprawa istnienia księżyca wokół WASP-49b ciągle nie jest przesądzona. By wyjaśnić tę zagadkę, potrzebne są dalsze obserwacje tego układu.

Źródła: NASA, JPL, The Astophysical Journal Letters.

Nasza autorka

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Autorka powieści z gatunku fantastyki naukowej, ostatnio wydała „Płomień” i „Wściek”. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com