Księżyce planet swobodnych mogą przetrwać wyrzucenie swoich światów z układów gwiezdnych

Księżyce planet swobodnych mogą przetrwać gwałtowne wyrzucenie swoich światów z macierzystych układów gwiezdnych. Nowe symulacje wskazują, że część z nich pozostaje związana z planetą i razem z nią może przemierzać przestrzeń międzygwiazdową.

Księżyce planet swobodnych mogą przetrwać wyrzucenie z układu gwiazdowego

Astronomowie wskazują, że Droga Mleczna jest pełna światów, które opuściły miejsce swojego powstania. Planety swobodne to obiekty, które powstały wokół zwykłych gwiazd, a następnie zostały z nich wyrzucone wskutek grawitacyjnych oddziaływań z innymi światami lub przelotu zbyt blisko innej gwiazdy. Naukowcy znacznie mniej wiedzą jednak o tym, co dzieje się z ich księżycami. Wyrzucenie z układu to gwałtowne wydarzenie i teoretycznie to właśnie naturalne satelity jako pierwsze tracą związek z planetą.

W ramach nowego badania naukowcy pod kierownictwem Yannicka Badoux i Simona Portegiesa Zwarta z Leiden Observatory postanowili przyjrzeć się bliżej temu, co może się dziać z naturalnymi satelitami planet, które zostały wyrzucone z układów, w których powstały. Astronomowie przeprowadzili niemal 34 tysiące symulacji spotkań gwiazd, podczas których obcy obiekt przelatywał obok układu planetarnego pod praktycznie każdym możliwym kątem i w różnych odległościach. W każdej z nich śledzili los zarówno planet, jak i ich księżyców. Badanie zostało opublikowane w serwisie arXiv.

Zdaniem badaczy kluczowe znaczenie miała granica nazywana promieniem Hilla. Wokół każdej planety istnieje obszar, w którym jej grawitacja jest silniejsza niż przyciąganie macierzystej gwiazdy. To właśnie w jego obrębie może stabilnie krążyć księżyc. To, jak daleko od planety się znajduje, decyduje o jego losie. Jeśli krąży w odległości do około 40 proc. promienia Hilla, pozostaje związany ze swoim światem i opuszcza układ razem z nim. Powyżej tej granicy więź grawitacyjna szybko słabnie, a w połowie promienia Hilla praktycznie zanika. Wówczas planeta i księżyc rozdzielają się podczas wyrzucenia i dalej wędrują przez przestrzeń osobno.

Jak podkreślają naukowcy, to dobra wiadomość dla księżyców podobnych do tych, które występują w Układzie Słonecznym. Io krąży w odległości mniejszej niż 1 proc. promienia Hilla Jowisza. Symulacje pokazują, że gdyby przelatująca gwiazda wyrzuciła Jowisza z Układu Słonecznego, Io, Europa, Ganimedes i Kallisto nadal pozostawałyby jego satelitami.

Orbity mogą zdradzić historię

Badanie wskazało również, że księżyce, które przetrwałyby i pozostały blisko swojej planety, zachowywały niemal idealnie kołowe orbity. Natomiast te, które ledwie utrzymywałyby się w grawitacyjnym uścisku swojego świata, po takim zdarzeniu podążałyby po orbitach wyraźnie bardziej wydłużonych i nachylonych. Jeszcze silniejsze ślady pozostawiałoby wyrzucenie planety z układu wskutek oddziaływania z inną planetą. Oznaczałoby to, że orbity księżyców zachowywałyby ślady mechanizmu, który doprowadził do wyrzucenia ich świata z macierzystego układu. A ponieważ w niemal 90 proc. przypadków odległość między planetą a jej naturalnym satelitą praktycznie się nie zmieniała, teoretycznie na podstawie obecnie obserwowanych orbit badacze mogliby odtworzyć zarówno sposób wyrzucenia, jak i pierwotną konfigurację układu.

Astronomowie zastosowali tę metodę do rzeczywistego obiektu. Kandydat wykryty metodą mikrosoczewkowania grawitacyjnego, oznaczony jako MOA-2011-BLG-262L, mógł być swobodną planetą z księżycem o masie mniejszej od masy Ziemi, choć dostępne dane wciąż dopuszczają inne interpretacje. Jeśli ta hipoteza okaże się prawdziwa, obiekt najprawdopodobniej powstał w odległości około 5,2 jednostki astronomicznej od swojej gwiazdy, czyli niemal dokładnie tam, gdzie Jowisz krąży wokół Słońca.

Międzygwiezdna podróż nie musi wykluczać życia

Naukowcy wskazują, że z odkrycia wynika również, iż księżyc poddawany ciągłym odkształceniom wywoływanym grawitacją swojej planety mógłby wytwarzać ciepło w swoim wnętrzu, nawet bez energii pochodzącej od gwiazdy. Europa jest jednym z takich światów i właśnie dzięki temu pod jej lodową skorupą może znajdować się ocean. Jeśli więc obcy świat wraz ze swoimi naturalnymi satelitami zostanie wyrzucony w przestrzeń międzygwiazdową, ogrzewanie pływowe nadal będzie działać. Być może gdzieś w ciemnościach Drogi Mlecznej przemierza już przestrzeń samotny gazowy olbrzym z ciepłym, skrywającym wodę księżycem u swojego boku, a może nawet z warunkami sprzyjającymi istnieniu życia.

Emil Gołoś