Vzdálená planeta může hostit vulkanický měsíc jako Jupiterův Io

Nový výzkum provedený v laboratoři Jet Propulsion Laboratory NASA odhaluje potenciální známky skalnatého vulkanického měsíce obíhajícího exoplanetu 635 světelných let od Země. Největším vodítkem je sodíkový mrak, o kterém zjištění naznačují, že je blízko, ale mírně nesynchronizuje s exoplanetou, plynným obrem velikosti Saturnu jménem WASP-49 b, i když je zapotřebí další výzkum k potvrzení chování oblaku. V naší sluneční soustavě vytvářejí emise plynů z Jupiterova vulkanického měsíce Io podobný jev.

Ačkoli žádné exoměsíce (měsíce z planety mimo naši sluneční soustavu) byly potvrzeny, bylo identifikováno několik kandidátů. Je pravděpodobné, že tito planetární společníci zůstali neodhaleni, protože jsou příliš malí a slabí na to, aby je mohly detekovat současné teleskopy.

Sodíkový mrak kolem WASP-49b byl poprvé detekován v roce 2017 a upoutal pozornost Apurvy Oza, dříve postdoktorského výzkumníka v laboratoři Jet Propulsion Laboratory NASA a nyní vědeckého pracovníka v Caltech, který spravuje JPL. Oza strávil roky zkoumáním toho, jak by mohly být exoměsíce detekovány prostřednictvím jejich sopečné aktivity.

Například Io, nejvíce vulkanické těleso v naší sluneční soustavě, neustále chrlí oxid siřičitýsodík, draslík a další plyny, které mohou tvořit rozsáhlá oblaka kolem Jupiteru až do 1000násobku poloměru obří planety. Je možné, že astronomové, kteří se dívají na jiný hvězdný systém, by mohli detekovat mračno plynu, jako je Io, i když měsíc sám byl příliš malý na to, aby byl vidět.

WASP-49b i jeho hvězda se skládají převážně z vodíku a helia se stopovým množstvím sodíku. Ani jeden z nich neobsahuje dostatek sodíku, aby odpovídal mraku, který, jak se zdá, pochází ze zdroje, který produkuje zhruba 220 000 liber (100 000 kilogramů) sodíku za sekundu. I kdyby hvězda nebo planeta dokázala vyprodukovat tolik sodíku, není jasné, jaký mechanismus by ji mohl vymrštit do vesmíru.

Mohl by být zdrojem sopečný exoměsíc? Oza a jeho kolegové se rozhodli na tuto otázku odpovědět. Práce se okamžitě ukázala jako náročná, protože z tak velké vzdálenosti se hvězda, planeta a mrak často překrývají a zabírají stejný malý, vzdálený bod ve vesmíru. Tým si tedy musel časem hlídat systém.

Mrak v pohybu

Jak je podrobně uvedeno v nové studii zveřejněno v Astrophysical Journal Lettersnašli několik důkazů, které naznačují, že mrak je vytvořen samostatným tělesem obíhajícím kolem planety, i když je zapotřebí další výzkum k potvrzení chování mraku. Dvakrát jejich pozorování například ukázalo, že mrak se náhle zvětšil, jako by byl dotankován, když nebyl vedle planety.

Pozorovali také, že se mrak pohybuje rychleji než planeta způsobem, který by se zdál nemožný, pokud by nebyl generován jiným tělesem pohybujícím se nezávisle a rychleji než planeta.

“Myslíme si, že je to opravdu kritický důkaz,” řekl Oza. “Mrak se pohybuje opačným směrem, než nám fyzika říká, že by měl jít, kdyby byl součástí atmosféry planety.”

I když tato pozorování zaujala výzkumný tým, tvrdí, že by potřebovali pozorovat systém déle, aby si byli jisti oběžnou dráhou a strukturou oblaku.

Možnost sopečných mraků

Pro část svého sledování výzkumníci použili velmi velký dalekohled Evropské jižní observatoře v Chile. Ozaova spoluautorka Julia Seidelová, výzkumná pracovnice observatoře, zjistila, že oblak se nachází vysoko nad atmosférou planety, podobně jako oblak plynu, který Io produkuje kolem Jupiteru.

Použili také počítačový model, aby ilustrovali scénář exoměsíce a porovnali jej s daty. Exoplaneta WASP-49b obíhá kolem hvězdy každých 2,8 dne s pravidelností podobnou hodině, ale mrak se objevoval a mizel za hvězdou nebo za planetou ve zdánlivě nepravidelných intervalech.

Pomocí svého modelu Oza a tým ukázali, že měsíc s osmihodinovým oběhem kolem planety by mohl vysvětlit pohyb a aktivitu mraku, včetně toho, jak se někdy zdálo, že se pohybuje před planetou a nezdá se, že by byl spojen s konkrétní oblast planety.

“Důkazy jsou velmi přesvědčivé, že tento mrak produkuje něco jiného než planeta a hvězda,” řekla Rosaly Lopesová, planetární geoložka z JPL, která je spoluautorem studie s Ozou. “Detekce exoměsíce by byla zcela mimořádná a díky Io víme, že vulkanický exoměsíc je možný.”

Násilný konec

Na Zemi jsou sopky poháněny teplem v jejím jádru, které zbylo z formování planety. Na druhé straně sopky Io jsou poháněny gravitací Jupitera, která stlačuje Měsíc, když se přibližuje k planetě, a poté snižuje jeho „přilnavost“, když se Měsíc vzdaluje. Toto ohýbání zahřívá vnitřek malého měsíce, což vede k procesu zvanému přílivový vulkanismus.

Pokud má WASP-49b měsíc podobnou velikostí jako Země, Oza a tým odhadují, že rychlý úbytek hmoty v kombinaci se stlačováním gravitace planety nakonec způsobí jeho rozpad.

“Pokud tam opravdu bude měsíc, bude to mít velmi destruktivní konec,” řekl Oza.