Könnten Planeten, die zwei Sterne umkreisen, Monde haben?

Exomonde sind ein heißes Thema in der Wissenschaftsgemeinschaft, da noch keine bestätigt wurden und Astronomen neue und kreative Wege finden, sie zu identifizieren. Aber während Astronomen nach Exomonden gesucht haben, die Exoplaneten um Einzelsterne wie unsere Sonne kreisen, stellt sich die Frage, ob es Exomonde um Exoplaneten geben könnte, die Doppelsterne umkreisen?

Dies geht aus einer aktuellen Studie hervor Das Astrophysikalische Journal Ein Forscherteam der Tufts University untersuchte die statistische Wahrscheinlichkeit, dass Exomonde Exoplaneten mit zwei Sternen umkreisen, die auch als zirkumbinäre Planeten (CBPs) bezeichnet werden. Diese Studie, verfügbar auf der arXiv Der Preprint-Server birgt das Potenzial, Forschern dabei zu helfen, die Methoden besser zu verstehen, die zur Identifizierung von Exomonden in einer Vielzahl exoplanetarer Systeme erforderlich sind.

Hier diskutiert Universe Today diese unglaubliche Forschung mit Benjamin R. Gordon, einem Master of Science-Studenten in Astrophysik an der Tufts University und Hauptautor der Studie, über die Motivation hinter der Studie, wichtige Ergebnisse, mögliche Folgestudien usw Wie wichtig ist es, Exomonde zu finden, die CBPs umkreisen, und welche bekannten Systeme sind für die Identifizierung von Exomonden am vielversprechendsten? Was war also die Motivation hinter dieser Studie?

Gordon erklärt gegenüber Universe Today: „Am Anfang waren wir von ein paar Ideen motiviert, aber meine größte Inspirationsquelle war die Idee, dass zirkumbinäre Planeten vermutlich einen größeren Mindestabstand haben als Einzelsternplaneten, was bedeutet, dass es mehr zirkumbinäre Planeten geben würde.“ liegt wahrscheinlich innerhalb der „habitablen Zone“.

Daher kann jeder Mond dieser zirkumbinären Planeten das Potenzial haben, Leben zu bilden, da er möglicherweise eine ähnliche Größe wie die Erde hat, wenn ein Planet sehr groß ist. Es ist keine triviale Frage, ob Monde in diesen chaotischen Systemen aus zwei Sternen und einem Planeten stabil wären, also wollten wir unbedingt eine Antwort finden!“

Für die Studie verwendeten die Forscher Computermodelle, um zu simulieren, wie Exomoons CBPs unter verschiedenen Bedingungen des Exoplanetensystems umkreisen könnten, insbesondere unter dem sogenannten Hügelradius eines Planeten, der die Schwelle darstellt, an der Exomoons sie umkreisen.

Die Forscher führten die Simulationen an zwei Populationen von CBPs und Exomoons durch: Population 1, die einen unbegrenzten Planetenradius für Exomoons hatte; und Population 2, deren Planetenradius zwischen dem Dreifachen der Erde und der Größe des entsprechenden Exoplaneten lag, bei denen es sich ausschließlich um Gasriesen handelt, die Doppelsterne umkreisen.

Anschließend führten die Forscher 390 Computersimulationen der Planeten der Population 1 und 484 Computersimulationen der Planeten der Population 2 durch. Was waren also die wichtigsten Ergebnisse der Studie?

„Eine der wichtigsten Erkenntnisse ist, dass es einen Abschnitt des Parameterraums der Anfangsbedingungen unseres Systems gibt, der immer zu stabilen Exomonden zirkumbinärer Planeten führt“, sagt Gordon gegenüber Universe Today. „Wir haben auch herausgefunden, dass 30–40 % der stabilen Monde in der bewohnbaren Zone liegen, was einen sehr bedeutenden Anteil darstellt. Wir zeigen auch, dass das scheibengetriebene Migrationsszenario für ein zirkumbinäres Planet-Mond-System für lange Zeit ein möglicher Entstehungsweg ist.“ -periodische Planeten sowie Objekte mit Planetenmasse, die frei durch den Raum schweben.“

Das Ziel der Exoplanetenjagd besteht darin, eine erdähnliche Welt zu finden, deren Größe, Entfernung von ihrem Stern und atmosphärische Zusammensetzung die richtigen Bedingungen für das Leben, wie wir es kennen, bieten könnte. Leider sind von den 5.806 bestätigten Exoplaneten nur 210 Gesteinswelten wie unsere eigene, wobei mehr als die Hälfte dieser bestätigten Exoplaneten Gasriesen sind.

Daher könnte die Identifizierung von Exomoons, die CBPs innerhalb der bewohnbaren Zone ihres Sterns umkreisen, vielversprechend sein, um möglicherweise erdgroße Exomoons zu identifizieren, die Gasriesen umkreisen, die größer als Jupiter sind. Welche Folgestudien sind derzeit in Arbeit und was denkt Gordon darüber, wie wichtig es ist, möglicherweise Exomoons zu finden, die CBPs umkreisen?

„Es wäre interessant, die Stabilität dieser Monde zu untersuchen, einschließlich der Auswirkungen von Inklination und Mehrplanetensystemen“, sagt Gordon gegenüber Universe Today. „Ich hoffe auch, dass ich mich für zukünftige Missionen wie das Nancy Grace Roman Telescope um Teleskopzeit bewerben kann, um zirkumbinäre Systeme zu untersuchen, die denen ähneln, die wir in unseren Simulationen mit stabilen Exomonden sehen.“

„Derzeit gibt es keine bestätigten Exomonde, daher wäre es bemerkenswert, überhaupt einen zu finden! Wenn wir einen finden, der speziell einen zirkumbinären Planeten umkreist, könnte dies ein hervorragender Kandidat für die weitere Suche nach Leben mittels JWST sein.“

Wie bereits erwähnt, wurde die Existenz von Exomonden nicht bestätigt, aber derzeit gibt es fast zwei Dutzend Exomond-Kandidaten, wobei zwei kürzlich aufgrund von Exoplaneten-Transitdaten entlarvt wurden, diese Ergebnisse jedoch nur wenige Monate später als wahrscheinliche Kandidaten widerlegt wurden (Kepler 1625b und Kepler 1708b), zusammen mit zwei potenziell vulkanisch aktiven Exomonden, die jeweils einen „heißen Jupiter“ umkreisen (WASP-49b und HD 189733b).

Von diesen vier befindet sich HD 189733b in einem Doppelsternsystem, wobei der Primärstern vermutlich ein orangefarbener Zwergstern ist – den HD 189733b umkreist – und der Sekundärstern vermutlich ein Roter Zwergstern ist.

Damit stellt sich dann die Frage, was mit bewohnbaren Exomonden ist, da mehrere Monde in unserem Sonnensystem Hinweise darauf aufweisen, dass sie die Bausteine ​​für das Leben, wie wir es kennen, enthalten, insbesondere Europa, Titan und Enceladus, und alle diese Monde umkreisen Gasriesen weit außerhalb der bewohnbaren Zone unserer Sonne.

Wenn solche Welten in unserem eigenen Sonnensystem existieren, könnten ähnliche Exomonde auch Gasriesen in anderen Sonnensystemen umkreisen. Dann stellt sich die Frage: Könnten wir Exomoons finden, die innerhalb der jeweiligen bewohnbaren Zone ihres Sterns kreisen? Könnte beispielsweise ein Gasriese, der innerhalb der bewohnbaren Zone seines Sterns kreist, erdähnliche Exomonde besitzen? Welche bekannten Systeme sind laut Gordon daher am vielversprechendsten für die Identifizierung von Exomonden?

„Meiner Meinung nach glaube ich, dass Einzelsternsysteme am einfachsten einen Exomond bestätigen könnten“, sagt Gordon gegenüber Universe Today. „Das liegt daran, dass die Daten, die für verschiedene vorgeschlagene Erkennungsmethoden verwendet werden, für Doppelsternsysteme viel komplexer sind als für einzelne Sterne, da ein zusätzlicher Stern eine weitere Quelle dynamischer Wechselwirkungen darstellt. Beispielsweise gibt es bereits ein Problem bei der Suche nach zirkumbinären Planeten mithilfe des Transits.“ Methode, da die Transite aufgrund von Transit-Timing-Variationen aufgrund von Interaktionen mit dem Binärsystem keine Phasenfaltung aufweisen.

Gordon erzählt gegenüber Universe Today weiter: „Der Versuch, einen Mond auf der Lichtkurve eines zirkumbinären Planeten zu finden, würde ein schwieriges Problem noch schwieriger machen, wohingegen eine exoplanetare Lichtkurve eines einzelnen Sterns einen saubereren Ausgangspunkt bieten würde, wo jeder der Kandidaten bisher gefunden wurde.“ wurden entdeckt (Kepler-1625b und Kepler-1708b). Unsere Forschung zeigt, dass es am besten wäre, in Systemen zu suchen, die einen großen binären Abstand haben, also stabile Monde waren in der Lage, bis zu 10 % des Hügelradius ihres Planeten zu umkreisen (zum Vergleich: Unser Mond umkreist etwa 26 % des Hügelradius der Erde).“

Während Astronomen weiterhin am Himmel nach eindeutigen Beweisen für einen Exomond suchen, der möglicherweise einen Exoplaneten oder CBP umkreist, werden sich die Technologie und Techniken zur Suche nach Exomonden in Zukunft nur noch verbessern, insbesondere mit dem bereits erwähnten Nancy Grace Roman Telescope (allgemein als Roman bezeichnet). , das zwischen Herbst 2026 und Mai 2027 auf den Markt kommen soll.

Neben der Suche nach Exoplaneten mithilfe der Gravitations-Mikrolinsenmethode wird Roman auch kosmische Strukturen, dunkle Energie, allgemeine Relativitätstheorie und die Raum-Zeit-Krümmung untersuchen, während er sich in einer L2-Umlaufbahn zwischen Sonne und Erde befindet, die sich auf der gegenüberliegenden Seite befindet der Erdumlaufbahn von der Sonne.