За пределами Солнечной системы обнаружены испарения огненной вулканической луны

Астрономы обнаружили еще больше свидетельств существования спутника, буквально кишащего вулканами, у соседней звезды, расположенной всего в 635 световых годах от нас. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Существует гигантское облако натрия, соответствующее вулканической активности, вращающееся вокруг экзопланеты WASP-49b, которая, в свою очередь, вращается вокруг желтого карлика WASP-49.

И откуда мы знаем, что натрий с экзолуны? Экзопланета — газовый гигант, на котором вряд ли есть вулканы, а натриевое облако не синхронизировано с орбитой экзопланеты, но именно этого мы могли бы ожидать, если бы у WASP-49b была каменистая вулканическая луна.

«Мы считаем, что это действительно важное доказательство», — говорит астрофизик Апурва Оза из Калифорнийского технологического института. «Облако движется в противоположном направлении, в котором, согласно физике, оно должно двигаться, если бы оно было частью атмосферы планеты».

Луны должны быть разбросаны по всей галактике Млечный Путь в великолепном изобилии. Здесь, в Солнечной системе, луны значительно превосходят по численности планеты, вокруг которых они вращаются: на момент написания статьи их было известно около 300 , по сравнению с восемью планетами.

Однако пока ученые нашли очень мало доказательств существования этих внесолнечных лун. Поиск экзопланет достаточно сложен – доказательства существования экзолуний настолько малы, что не смогли их обнаружить, или, если смогли, для этого есть лучшие объяснения.

Как и в случае со многими другими обнаружениями в космосе, то, что мы обнаружим первым, скорее всего, будет экстремальным выбросом, сигнал которого будет достаточно сильным и странным, чтобы его можно было обнаружить, и который будет соответствовать лишь узкому диапазону объяснений.

Это, в частности, касается WASP-49b. Еще в 2017 году в статье об атмосфере экзопланеты было обнаружено наличие слоя натрия, окутывающего газового гиганта, на необычных высотах, намного превышающих его облака.

В 2019 году Оза и его коллеги опубликовали статью, в которой изложили свои доводы о том, что натрий был произведен не экзопланетой, а вращающейся вокруг нее экзолуной, похожей на спутник Юпитера Ио, но гораздо более вулканической.

Астрономы уже находили вулканические экзопланеты. Как правило, это скалистые миры с характеристиками, указывающими на вулканизм, такими как выраженный эксцентриситет орбиты, температурные профили или атмосферные свойства .

Газовые гиганты не имеют вулканов, поскольку они являются земными по своей природе, но оставалась возможность, что сигнатура натрия, наблюдаемая на WASP-49b, была продуктом планетарной активности, такой как планетарный ветер. Оза и его коллеги собирали данные, чтобы подтвердить свое более раннее открытие о том, что газовое облако, вероятно, имеет экзолунное происхождение.

Они использовали Очень Большой Телескоп Европейской Южной Обсерватории для наблюдения за звездой и ее экзопланетой в течение четырех ночей.

Ученые уже знали, что экзопланета имеет массу в 0,37 раза больше и радиус в 1,1 раза больше Юпитера, совершая один оборот вокруг своей звезды, похожей на Солнце, за 2,8 дня. Когда исследователи долго и пристально изучали систему, они обнаружили, что натриевое облако не присутствует постоянно, а появляется и исчезает, исчезая за экзопланетой и звездой через нерегулярные промежутки времени.

Нейтральный натрий фотоионизируется в течение нескольких минут, что означает, что он не может долго находиться вблизи звезды, не приобретая заряд. Поскольку обнаруженный командой натрий нейтрален, это означает, что его производство должно быть постоянным и непрерывным.

Одним из возможных объяснений было образование натриевого облака внутри экзопланеты; однако интервалы появления натриевого облака не совпадали с вращением WASP-49b, поэтому его нельзя было связать с местоположением на экзопланете.

Оза и его коллеги использовали компьютерное моделирование и определили, что наблюдаемый сигнал больше всего соответствует вулканической экзолуне, вращающейся вокруг WASP-49b примерно каждые восемь часов.

Благодаря связи между Юпитером и Ио, у нас есть хорошее представление о том, как и почему эта экзолуна такая вулканическая. Вероятно, ее толкает и тянет гравитационное притяжение, когда она вращается вокруг WASP-49b, возможно, даже другие луны, как Ио тянут другие галилеевы луны Юпитера.

Кроме того, он находится очень близко к своей планете-компаньону, а это значит, что в дополнение к потере массы из-за вулканизма его орбита, скорее всего, будет деградировать в относительно короткие сроки, что в конечном итоге приведет к падению на WASP-49b.

«Если там действительно есть луна, ее конец будет очень разрушительным», — говорит Оза.