Kan astronomerne har opdaget den første månen, der nogensinde er fundet uden for vores solsystem

Et par af astronomer mener, de har fundet en måne i kredsløb om en planet uden for vores solsystem — noget, der aldrig før er blevet bekræftet, at de eksisterer. Selvom de ikke er helt sikre på, at deres opdagelse endnu, finde åbner op for muligheden for, at mere fjerne måner er derude. Og at kunne ændre vores forståelse af, hvordan Universet er opbygget.

Astronomi hold fra Columbia University har fundet denne fjern satellit, der er kendt som en exomoon, der bruger to af NASA ‘ s rumteleskoper. De første opdaget et signal fra objektet i data indsamlet af planet-jagt-teleskopet Kepler, og så har de fulgt op med Hubble Space Telescope, som er i kredsløb omkring Jorden. Tak til observationerne fra disse to rumfartøjer, holdet har mistanke om dette månen kredser omkring Jupiter-størrelse planet, der ligger omkring 4.000 lysår fra Jorden. Og denne planet, døbt Kepler-1625b, der kredser omkring en stjerne, der ligner vores Sol.

“Hvordan får du sådan noget?”

Forskere har stærkt menes i årtier, at måner eksisterer uden for vores solsystem, men disse objekter har været undvigende for forskere indtil nu. Der har været blot et par kandidater, som astronomerne har spekuleret på, om i fortiden, men intet er blevet bekræftet. Det er fordi, måner er anset for at være for lille og for svagt til at samle op fra Jorden. Men denne mistanke exomoon, detaljeret i dag i tidsskriftet Science Fremskridt, er særlig stort, på størrelse med Neptun, hvilket gør det til et af de få mål, at vores teleskoper kan registrere. “Man kan fremføre det argument, at det er de lavest hængende frugter,” Alex Teachey, en astronomi ph.d. – studerende ved Columbia University og en af de ledende forfattere på papiret, fortæller The Verge. “Fordi det er så stort, på nogle måder, dette er den første ting, vi skal opdage, fordi det er det nemmeste.”

Teachey argumenterer for, at finde flere måner uden for vores solsystem vil ændre vores forståelse af, hvordan planetsystemer dannes tusindvis af lysår væk. Vores kosmiske nabolag er fyldt med måner, og de forklarer en masse om, hvordan vores planeter kom til at være. Exomoons kunne fortælle lignende historier. Men, ingen af vores måner komme tæt på størrelsen af denne, der skaber en gåde for astronomerne. “Fordi det er så usædvanligt, eller i det mindste, har ikke været forudset i vid udstrækning af fællesskabet, og dette skaber nye udfordringer med hensyn til at forklare det,” siger Teachey. “Hvordan får du sådan noget?”

Det var kun et par årtier siden — i slutningen af 1980’erne og begyndelsen af 1990’erne, at astronomer har bekræftet eksistensen af planeter uden for vores solsystem. Siden da, har tusindvis af disse fjerne verdener, der er kendt som exoplaneter, er blevet bekræftet af rumfartøjet, som Kepler og andre teleskoper. Måske den mest populære måde at finde exoplaneter, der er ved at stirre på stjernerne, der venter for dem at flimre. Når en planet krydser “i front” i sin værtsstjerne, og det dæmper stjernernes lys nogensinde så lidt. Disse dyk i lysstyrke kan bruges til at afgøre, hvor stor planeten er, og den slags bane, det er på.

Det er denne teknik, der blev brugt til at finde exomoon så godt. Teachey og hans co-discoverer David undgå kontakt med øjnene har været på jagt efter exomoons for de sidste syv år, poring over indsamlede data fra Kepler. I 2017, bemærkede de, at den ene stjerne spottet af rumfartøjet havde en mærkelig dæmpning mønster, der ikke helt passer, en normal exoplanet signatur. Normalt med en almindelig exoplanet, disse objekter mindske starlight i en meget rutine måde. Det er fordi de kredser om den samme måde hver gang, der hjælper astronomerne vide, hvornår du kan forvente en star ‘ s dæmpning til at opstå. “Som planet går rundt, det kommer til at på transit mere eller mindre som et urværk,” Teachey siger. “Du kan stort set regne med, når du kommer for at se det komme rundt igen.”

“Nogle gange er set fra vores perspektiv, månen vil være førende planeten, og nogle gange vil det være trailing planeten.”

Men for en exoplanet med en måne, lysstyrke dips ikke synes at følge en ordentlig ordning. Det er fordi, de exomoon vil også blokere for nogle af en stjernes lys, når planeten passerer (bare ikke så meget som sin planet gør). Og når månen dæmper stjerne, sker det på en anden måde hver gang, fordi månen er i kredsløb omkring planeten. “Nogle gange er set fra vores perspektiv, månen vil være førende planeten, og nogle gange vil det være trailing planeten,” siger Teachey. “Det kommer til at dukke op et andet sted, hver gang planeten [kors].” Så, på lejlighed, astronomer vil se en lille dukkert i lyset før de vigtigste dukkert, når månen er i front planet. Andre gange, den lille dukkert vil ske bagefter, når månen er bagud.

Der får dips til at virke mere sporadisk og mindre rutine, men i sidste ende, så giver de et mønster, som astronomerne kan bruge til at komme op med en model for, hvor stor månen er, og hvordan det er, der kredser om planeten. Plus, der er en anden måde at fortælle, hvis en exomoon er til stede. Selvom de er mindre end deres forældres planeter, måner har stadig en tiltrækningskraft. Og de vil lidt slæbebåd på de planeter, de kredser omkring, der forårsager de planeter til at slingre. Så nogle gange planet vil krydse sine stjernede en anelse tidligt, og nogle gange vil det på tværs af en anelse sent.

Teachey og undgå kontakt med øjnene bemærket, at begge disse fænomener — den underlige dips og de ulige timing — med Kepler-data, og de foreløbig annonceret, hvad de havde fundet i juli sidste år. Men de kun hævdede at have fundet en exomoon kandidat og ville have mere tid til at følge op. Så de ønskede tid med NASA ‘ s Hubble Space Telescope til at spionere på systemet yderligere. (Observatoriet er omkring fire gange mere præcise end Kepler.) I løbet af 40 timer, de iagttog den samme Kepler-1625b planet med Hubble til at hjælpe med at bekræfte, at exomoon virkelig var der.

Takket være Hubble-og Kepler, potentielle exomoon er kommet i fokus. Dets moderselskab planet er placeret omkring den samme afstand fra dens stjerne, som Jorden er fra Solen. Og der teknisk set sætter dette system i den eftertragtede beboelige zone — område omkring en stjerne, hvor temperaturen er lige højre, så vand kan være flydende. Men, chancerne er høje, at der ikke er nogen swimmingpools på dette månen eller sin planet. Da planet er på størrelse med Jupiter, er det mest sandsynligt en gasplanet, og Neptun-størrelse månen er sandsynligvis de samme. Men de to objekter er sandsynligvis meget varmere end Jupiter og Neptun er i vores system, hvilket gør dem unikke fund.

“Vi har ikke bekræftet, at dette er en exomoon.”

Stadig, dette er ikke en færdig aftale endnu. “Vi har ikke bekræftet, at dette er en exomoon,” Jennifer Wiseman, senior project scientist for Hubble Space Telescope på NASA, fortæller The Verge. “Vi havde ikke selv har en chance for at se en komplet [at krydse] af dette potentiale månen, og så vi ikke har oplysninger nok endnu til at bekræfte, om dette er virkelig en exomoon. Men det har gjort os endnu mere begejstret for at kigge på dette system i fremtiden.” Teachey og undgå kontakt med øjnene udgiver deres resultater nu, med håb om, at andre astronomer vil plukke ud af de data og hjælpe med at bekræfte om dette er reelt. De siger mere teleskop observationer er nødvendige.

Før dette har der kun været et par inklings af mulige exomoons i fortiden. Astronomer annonceret i 2013, at de måske har fundet en omkring en rogue planet, men der var ingen måde at følge op på opdagelse. Derudover, andre astronomer har fundet planeter, der er omgivet af store diske af materialer, som er gabende huller i dem. Og det menes, at disse huller er faktisk skåret ud af måner. Imidlertid, at en sådan afsløring er meget mere indirekte end denne ene, og ingen har været i stand til at bekræfte, at måner er der.

Så hvis dette bestemt exomoon er reel, vil det være den første registrering for at blive bekræftet. Og det betyder, at flere af disse exomoons kan findes ude i naturen. Meget mere præcise teleskoper — som den kommende James Webb Space Telescope, der er planlagt til at starte i 2021 — kan være i stand til at gøre mere detaljerede søgninger af exomoons i fremtiden. Disse verdner kunne være vigtige redskaber til at lære hvordan exoplaneter form. Det menes, at hvis en planet bevæger sig i en stor afstand i løbet af sin første dannelse, vil det miste sin måner langs den måde, i henhold til Teachey. Så at finde mere exomoons kan betyde, at disse planeter ikke vandrer meget langt, når de blev født.

Derudover exomoons kunne være interessant af en anden grund: den måner i vores solsystem er for nylig blevet fristende mål i eftersøgningen af liv ud af Jorden. Jupiters måne Europa og Saturns måne Enceladus er begge menes at have flydende vand oceaner under overfladen, som er steder, der kan være vært for organismer. Mens dette Neptun-størrelse exomoon sandsynligvis ikke være vært for liv som vi kender det, måske andre måner, vi ikke har set endnu kan være lige rigtige. “Hvis vi nu ved, at i andre stjernesystemer der er ikke blot planeter, måner, men det giver os andre steder at overveje for potentielle beboelighed,” Wiseman siger.

Men for det første, denne ene exomoon behov for at blive bekræftet. Teachey siger, at han er temmelig sikker på, hvad de har fundet. “Vi tror, at månen er den bedste forklaring, for de data i hånden,” siger han.