Виявляється, щоб знайти далекий вулканічний місяць, не обов’язково «бачити» його самого. Можна подивитися на полярні сяйва його планети — і за їхнім мерехтінням вирахувати невидимого сусіда. Саме такий трюк, за даними Universe Today, астрономи вчаться робити з допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST).
Що відомо коротко
- Io, супутник Юпітера, є найбільш вулканічно активним тілом у Сонячній системі, має сотні діючих вулканів.
- Газ з вулканів Іо потрапляє в магнітне поле Юпітера і підживлює його яскраві полярні сяйва.
- Дослідники запропонували метод пошуку «екзо-Іо» — вулканічних екзомісяців — за їхнім впливом на сяйва суперюпітерів.
- JWST проаналізував транзитні дані полярних сяйв об’єкта SIMP 0136+0933, приблизно у 12,7 рази масивнішого за Юпітер.
- Моделювання показує ймовірність виявлення екзо-Іо до 66 %, а екзо-Ганімеда — до 93 % у подібних системах, якщо зібрати достатньо даних.
Як місяць може «запалювати» сяйво планети
Io часто називають «пекельною кулею» Юпітера. Його постійно стискає й розтягує гравітація гігантської планети — це явище називають припливним нагріванням. Уявіть гумову кульку, яку без кінця мнуть у руках: вона нагрівається від деформації. Зі скелястим місяцем стається щось подібне, тільки «перегріта» скеля перетворюється на магму.
Ці вулкани викидають гази й заряджені частинки, які потрапляють у магнітне поле Юпітера. Далі — як неонові лампи: заряджені частинки розганяються вздовж силових ліній і, врізаючись в атмосферу, змушують її світитися полярними сяйвами. Виходить, що сяйво планети частково «малює» її місяць.
Астрономи запитали себе: якщо така картина працює в нашій системі, чи не можна знайти далекі вулканічні місяці, дивлячись на полярні сяйва їхніх планет-господарів?
Що саме JWST шукав біля SIMP 0136+0933
Команда вчених проаналізувала дані JWST про об’єкт SIMP 0136+0933. Це так званий «суперюпітер» — тіло приблизно в 12,7 рази масивніше за Юпітер, яке обертається навколо своєї осі всього за 2,4 години. Для порівняння, Юпітеру на один оберт потрібно майже 10 годин.
SIMP 0136+0933 також відомий своєю потужною активністю, схожою на полярні сяйва. Коли це тіло проходить перед своєю зіркою, яскравість системи трохи падає — телескоп реєструє це у вигляді так званої світлової кривої. За дрібними коливаннями в цій кривій дослідники й намагаються вловити «почерк» можливого місяця.
Ідея така: якщо поблизу є вулканічний екзомісяць, він може, як Io, викидати газ, що підсилює полярні сяйва суперюпітера. Це додаткове світло й тіні під час транзиту мають залишити тонкий, але впізнаваний слід у даних JWST.
Що вдалося з’ясувати і чого поки бракує
Моделюючи різні сценарії, науковці з’ясували, що у системі SIMP 0136+0933 потенційно може існувати екзомісяць. Розрахунки показали, що для такого типу об’єктів JWST здатен з високими шансами виявити супутник, схожий на Іо (екзо-Іо), або більший, на кшталт Ганімеда.
За розрахунками команди, ймовірність успішного виявлення екзо-Іо у подібній системі може сягати близько 66 %, а аналогів Ганімеда — аж 93 %, якщо даних достатньо й сигнал досить чистий. Але тут і головне «але» дослідження: наявних архівних спостережень замало, щоб упевнено сказати, чи дійсно там є супутник.
У своїх висновках автори наголошують, що потрібні довші серії спостережень. Вони оцінюють, що JWST має безперервно стежити за кожним із 4–12 вже відомих «ауторально активних» суперюпітерів протягом приблизно 1,5 доби, щоб зробити статистично значущі висновки про наявність екзо-Іо в таких системах.
Хто такий SIMP 0136+0933 насправді
SIMP 0136+0933 — об’єкт «на межі» між зорями та планетами. Його називають вільно плаваючим об’єктом планетарної маси. Це означає, що він не прив’язаний до конкретної зорі, як більшість планет, але й замалий, щоб вважатися справжньою зіркою.
Коли його відкрили у 2006 році, SIMP 0136+0933 спершу зарахували до коричневих карликів — так називають «невдалі зорі», яким не вистачило маси, щоб запалити термоядерний реактор у надрах. Згодом уточнені вимірювання показали, що його маса — лише близько 12,7 мас Юпітера, тобто він навіть для «невдалої зорі» надто легкий.
Тому нині його відносять до прикордонних об’єктів: між коричневими карликами та гігантськими планетами. У побуті астрономи іноді все ж називають його «вигнаною» або «бродячою» планетою.
Чому екзомісяці так важко впіймати
Попри те, що астрономи вже відкрили тисячі екзопланет, жоден екзомісяць поки що не підтверджений на 100 %. Є лише кілька кандидатів: навколо планет WASP‑49 b, Kepler‑1625 b, Kepler‑1708 b та HD 206893 b. Але всі ці випадки потребують додаткової перевірки.
Головна проблема проста: місяці набагато менші за свої планети. Якщо планету на тлі далекої зорі можна порівняти з пилюкою на проєкторі, то її місяць — це вже пилинка на самій пилюці. Сигнал від них ховається у відблисках і шумі.
Метод із полярними сяйвами пропонує обійти цю проблему. Замість того щоб ловити слабку тінь самого місяця, вчені шукають посилений відгук у сяйві гігантської планети, яке цей місяць може підживлювати своїми вулканами.
FAQ
Це вже відкриття екзомісяця чи лише підготовка?
Поки що це радше демонстрація можливостей методу, а не оголошення конкретного відкриття. Дослідники показали, що транзитні дані JWST здатні зафіксувати слід екзо-Іо в системі на кшталт SIMP 0136+0933, але існуючих спостережень замало, щоб упевнено сказати: «ось цей конкретний місяць ми вже знайшли».
Чому саме полярні сяйва такі корисні для пошуку місяців?
Сяйва дуже чутливі до потоку заряджених частинок і газу навколо планети. Якщо поблизу є активний вулканічний місяць, він фактично «підживлює» цю систему, створюючи додатковий світловий сигнал. Так місяць стає помітним не стільки за рахунок власного світла чи тіні, скільки через те, як він змінює поведінку планети.
Чим екзо-Іо можуть бути цікавими для науки?
Такі місяці — це лабораторії екстремальної геології. Вони дозволяють вивчати, як працюють вулкани й припливне нагрівання в різних умовах, ніж у нашій Сонячній системі. Крім того, місяці часто розглядають як можливі місця для існування цікавих хімічних процесів, а в деяких випадках — і потенційних середовищ для життя.
Коли ми зможемо впевнено сказати, що знайшли перший екзомісяць?
Точного терміну немає, але нинішні дослідження показують, що ми вже близько до цього рубежу. Комбінація довших спостережень JWST, нових методів аналізу та майбутніх телескопів має перетворити нинішні «кандидати» на справжні підтверджені відкриття.
🤯 Можливо, перші екзомісяці ми побачимо не як «точки на небі», а як невидимі диригенти, що керують полярними сяйвами своїх планет. Якщо ця стратегія спрацює, кожне дивне мерехтіння далекого суперюпітера виявиться не просто красивим ефектом, а підказкою: десь поруч, у морі магми, обертається ще один світ.