Planeta WASP-49 b może mieć wulkaniczny księżyc podobny do jowiszowego Io
Nowe badania ujawniają potencjalne oznaki obecności skalistego, wulkanicznego księżyca krążącego wokół egzoplanety WASP-49 b, znajdującej się 635 lat świetlnych od Ziemi.
Największą wskazówką, która sugeruje, że księżyc może znajdować się blisko egzoplanety WASP-49 b – gazowego giganta wielkości Saturna, jest otaczająca go chmura sodu. Chociaż potrzebne są dodatkowe badania, aby potwierdzić zachowanie całego układu, to w Układzie Słonecznym emisje gazu z wulkanicznego księżyca Jowisza, Io, tworzą podobne zjawisko.
Chociaż istnienie egzoksiężyców (księżyców planet spoza naszego Układu Słonecznego) nie zostało potwierdzone, zidentyfikowano szereg kandydatów. Zdaniem badaczy jest prawdopodobne, że ci planetarni towarzysze pozostali niewykryci, ponieważ są zbyt mali i słabo widoczni dla obecnych teleskopów.
Obłok sodu wokół WASP-49 b został po raz pierwszy wykryty w 2017 roku, od tego czasu badacze sprawdzają, czy egzoksiężyce mogą zostać wykryte poprzez swoją aktywność wulkaniczną. Io, najbardziej wulkaniczne ciało w Układzie Słonecznym, nieustannie wyrzuca dwutlenek siarki, sód, potas i inne gazy, które mogą tworzyć rozległe chmury wokół Jowisza o promieniu nawet tysiąc razy większym niż promień gazowego olbrzyma. Możliwe jest, że astronomowie obserwujący inny układ gwiezdny mogliby wykryć chmurę gazu podobną do tej wytwarzanej przez Io, nawet jeśli sam księżyc byłby zbyt mały, aby go zobaczyć.
Zarówno WASP-49 b, jak i jej gwiazda składają się głównie z wodoru i helu, ze śladowymi ilościami sodu. Żadna z nich nie zawiera wystarczającej ilości sodu, aby wyjaśnić chmurę, która wydaje się pochodzić ze źródła wytwarzającego około 100 tysięcy kilogramów sodu na sekundę. Nawet jeśli gwiazda lub planeta mogłaby wyprodukować taką ilość tego materiału, nie jest jasne, jaki mechanizm mógłby wyrzucić go w przestrzeń kosmiczną.
Naukowcy z Jet Propulsion Laboratory NASA, pod kierownictwem Apurva Oza, zastanawiali się czy źródłem może być wulkaniczna egzoplaneta. Poszukiwania okazały się wyzwaniem, ponieważ z tak dużej odległości gwiazda, planeta i chmura często nakładały się na siebie i zajmowały ten sam mały, odległy punkt w przestrzeni. Astronomowie musieli zatem obserwować system przez pewien okres.
W czasie badania, opublikowanym w Astrophysical Journal Letters, znaleźli oni pewne dowody sugerujące, że chmura jest tworzona przez oddzielne ciało krążące wokół planety, chociaż potrzebne są dodatkowe analizy, aby potwierdzić zachowanie chmury. Na przykład dwie obserwacje wykazały, że nagle zwiększyła ona swój rozmiar, jakby pozyskała materiał, gdy nie znajdowała się obok planety.
Zaobserwowano również, że chmura poruszała się szybciej niż planeta, co wydawałoby się naukowcom niemożliwe, gdyby nie była generowana przez inne ciało poruszające się niezależnie i szybciej niż planeta.
„Uważamy, że to naprawdę kluczowy dowód. Chmura porusza się w kierunku przeciwnym do tego, w którym według fizyki powinna się poruszać, gdyby była częścią atmosfery planety” – mówi Oza.
Chociaż te obserwacje zaintrygowały astronomów, twierdzą oni, że musieliby obserwować system przez dłuższy czas, aby mieć pewność co do orbity i struktury chmury. Do części poszukiwań naukowcy wykorzystali Bardzo Duży Teleskop Europejskiego Obserwatorium Południowego w Chile. Dzięki temu ustalili, że chmura znajduje się wysoko nad atmosferą planety, podobnie jak chmura gazu wytwarzana przez Io wokół Jowisza.
Badacze wykorzystali również model komputerowy, aby zilustrować scenariusz egzoplanety i porównać go z zaobserwowanymi danymi. Egzoplaneta WASP-49 b okrąża gwiazdę co 2,8 dnia z regularnością przypominającą zegar, ale chmura pojawiała się i znikała za gwiazdą lub za planetą w pozornie nieregularnych odstępach.
Korzystając ze swojego modelu, naukowcy wykazali, że księżyc z ośmiogodzinną orbitą wokół planety mógłby wyjaśnić ruch i aktywność chmury, w tym sposób, w jaki czasami wydawała się poruszać przed planetą i nie wydawała się być związana z określonym jej regionem.
„Dowody są bardzo przekonujące, że coś innego niż planeta i gwiazda wytwarza tę chmurę. Wykrycie egzoksiężyca byłoby dość niezwykłe, a dzięki Io wiemy, że wulkaniczny satelita może być odpowiedzią” – twierdzi Rosaly Lopes z
Na Ziemi wulkany są napędzane przez ciepło w jądrze pozostałe po uformowaniu się planety. Z drugiej strony, wulkany Io są napędzane przez grawitację Jowisza, która ściska księżyc, gdy zbliża się on do gazowego olbrzyma, a następnie ten wpływ zmniejsza się wraz z oddalaniem mniejszego obiektu. To „rozciąganie” ogrzewa wnętrze Io, prowadząc do procesu zwanego wulkanizmem pływowym.
Jeśli WASP-49 b ma księżyc o wielkości podobnej do Ziemi, naukowcy oszacowali, że szybka utrata masy, w połączeniu ze ściskaniem go przez grawitację planety, ostatecznie spowodują jego rozpad.
Emil Gołoś
