За межами Сонячної системи виявлено випари з вогняного вулканічного супутника

Навколо сусідньої зірки, що знаходиться всього в 635 світлових роках від нас, астрономи виявили ще більше доказів існування місяця, повністю залитого вулканами. Існує гігантська хмара натрію, що відповідає вулканічній активності, що обертається навколо екзопланети під назвою WASP-49b, яка, своєю чергою, обертається навколо зірки жовтого карлика під назвою WASP-49.

І як ми знаємо, що натрій походить з екзомісяця? Екзопланета є газовим гігантом, на якому навряд чи будуть вулкани, і натрієва хмара не синхронізована з орбітою екзопланети, але саме те, що ми могли б очікувати, якби у WASP-49b був скелястий вулканічний супутник.

«Ми вважаємо, що це дійсно важливий доказ», — каже астрофізик Апурва Оза з Каліфорнійського технологічного інституту. «Хмара рухається в протилежному напрямку, у якому фізика говорить нам, що вона повинна рухатися, якби вона була частиною атмосфери планети».

Місяці повинні бути розкидані по всій галактиці Чумацький Шлях у чудовій кількості. Тут, у Сонячній системі, супутники значно перевищують кількість планет, навколо яких вони обертаються: на момент написання статті їх відомо майже 300, у порівнянні з лише вісьмома планетами. Однак ми знайшли дуже мало доказів цих позасонячних місяців. Знайти екзопланети досить складно – докази екзомісяців настільки крихітні, що ми не змогли їх виявити, або, якщо ми змогли, це є кращі пояснення.

Як і у випадку з багатьма виявленнями в космосі, те, що ми знайдемо першим, ймовірно, буде екстремальним викидом, сигнал якого досить великий і дивний, щоб його можна було виявити, і підходить лише для вузького кола пояснень. Здається, це стосується WASP-49b. Ще у 2017 році в статті про атмосферу екзопланети було виявлено наявність шару натрію, що огортає газовий гігант, на незвичайній висоті, набагато вищій за його хмари.

У 2019 році Оза та його колеги опублікували статтю, в якій виклали свій аргумент про те, що натрій був утворений не екзопланетою, а орбітальним екзомісяцем, схожим на супутник Юпітера Іо, але набагато більш вулканічним, ніж супутник Юпітера. Раніше ми знаходили вулканічні екзопланети. Це, як правило, скелясті світи з характеристиками, які вказують на вулканізм, наприклад виражений орбітальний ексцентриситет, температурні профілі або властивості атмосфери.

У газових гігантів немає вулканів, оскільки вони земні за своєю природою, але все ж залишалася ймовірність того, що натрієвий сигнатур, який спостерігається на WASP-49b, був продуктом планетарної активності, наприклад планетарного вітру. Оза та його колеги збирали дані, щоб підтвердити свій попередній висновок про те, що газова хмара, ймовірно, мала екзомісячне походження.

Вони використовували дуже великий телескоп Європейської південної обсерваторії, щоб спостерігати за зіркою та її екзопланетою протягом чотирьох ночей. Ми вже знали, що екзопланета має 0,37 маси та 1,1 радіуса Юпітера, обертаючись навколо своєї сонцеподібної зірки кожні 2,8 дня. Коли дослідники довго та уважно розглядали систему, вони виявили, що натрієва хмара не існує постійно, а з’являється і йде, зникаючи за екзопланетою та зіркою через нерегулярні проміжки часу.

Нейтральний натрій фотоіонізується протягом декількох хвилин, а це означає, що він не може довго перебувати поблизу зірки, не отримавши заряду. Оскільки натрій, який виявила команда, нейтральний, це означає, що його виробництво має бути постійним і безперервним.

Одним із можливих пояснень було виробництво всередині екзопланети; але інтервали, через які з’являлася натрієва хмара, не синхронізувалися з обертанням WASP-49b, тобто її не можна було пов’язати з місцем на екзопланеті.

Оза та його колеги використовували комп’ютерне моделювання та визначили, що спостережуваний сигнал найбільше відповідає вулканічному екзомісяцю, який обертається навколо WASP-49b приблизно кожні вісім годин. Завдяки зв’язку між Юпітером та Іо ми добре розуміємо, чому і чому цей екзомісяць такий вулканічний. Ймовірно, його штовхають і тягнуть гравітаційні сили, коли він обертається навколо WASP-49b, можливо, навіть інші супутники, як Іо тягнуть інші галілеєві супутники Юпітера.

Він також знаходиться надзвичайно близько до своєї планети-супутника, що означає, що, додавши до втрати маси через вулканізм, його орбіта, ймовірно, розпадеться за відносно короткий проміжок часу, що призведе до можливого падіння на WASP-49b.

«Якщо там дійсно є місяць, це матиме дуже руйнівний кінець», — каже Оза. Висновки були опубліковані в The Astrophysical Journal Letters.