Exomoons: Ketika Orangtua-Planet Pergi Cara Mereka Terpisah

Planet-planet muda yang gelisah suka berkeliaran di sistem tata surya mereka – biasanya mengganggu lingkungan mereka, selama amukan mereka yang sembrono, saat mereka bepergian dengan kacau di sekitar bintang-bintang mereka. Migrasi planet tersebut terjadi ketika sebuah planet berinteraksi dengan baik disk natal gas dan debu berputar di sekitar host bintang mereka, atau dengan blok bangunan planet primordial yang disebut planetesimal. Tapi apa yang terjadi pada orbit bulan ketika planet-planet induk mereka berpisah? Ekspresi adalah satelit alami planet luar angkasa, atau non-bintang lainnya extrasolar badan-badan, dan mereka sering terganggu karena migrasi planet dianggap umum ketika sistem surya muda baru mulai tenang. Pada Maret 2018, para astronom mengumumkan bahwa penelitian baru mereka menunjukkan bahwa migrasi pertemuan planet dari jenis terburuk dapat memiliki dampak yang signifikan pada bulan-bulan raksasa. planet luar angkasa–dan mereka dapat menghasilkan populasi yatim piatu yang besar, mengambang bebas exomoons, yang tidak memiliki induk-planet untuk memanggil mereka sendiri.

Memang, telah disimpulkan dari studi empiris dari banyaknya bulan yang menghuni Tata Surya kita sendiri, bahwa bulan cenderung menjadi penghuni umum sistem planet milik bintang di luar Matahari kita sendiri. Sebagian besar planet luar angkasa yang telah ditemukan sejauh ini adalah planet raksasa – seperti kuartet Tata Surya kita sendiri dari planet raksasa luar angkasa: Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus. Memang, empat dunia luar gas raksasa dari keluarga Matahari kita memiliki keluarga besar yang sebagian besar bulan-bulan es, yang menari di sekitar mereka dalam balet yang memukau dan berkilauan. Untuk alasan ini, masuk akal untuk menganggap itu exomoons sama biasa dalam keluarga bintang lain.

Meskipun exomoons sangat lemah dan sulit ditemukan, membuat mereka sulit untuk dikonfirmasi menggunakan teknik saat ini, pengamatan dari misi seperti berburu planet NASA Kepler Space Telescope telah menemukan sejumlah kandidat yang menarik. Beberapa dari ini exomoons mungkin bisa menjadi habitat untuk kehidupan di luar bumi – dan seseorang bahkan bisa menjadi anak yatim piatu bebas floater.

Selama proses "hamburan", apapun exomoons yang mengorbit di sekitar planet induk raksasa, dapat didorong ke dalam orbit tidak stabil yang dihasilkan dari pertemuan dekat yang tragis dengan planet-planet yang mengganggu. Ekspresi juga bisa terguncang jika properti atau orbit bintang induknya berubah sebagai hasil dari keluarga mereka yang bermigrasi, mengamuk planet-planet muda.

Sebuah tim astronom, yang dipimpin oleh Dr. Yu-Cian Hong dari Cornell University di Ithaca, New York, telah menjelajahi nasib exomoons dalam situasi berhamburan planet-planet, menggunakan seperangkat Simulasi numerik N-body.

Banyak Bulan, Planet Migrasi, Dan Sistem Stellar Mereka

Bulan datang dalam berbagai macam ukuran, bentuk, dan jenis yang berbeda. Meskipun bulan biasanya sangat kecil, padat, dan dunia tanpa pengap, beberapa dari mereka diketahui memiliki atmosfer. Sebagai contoh, di Tata Surya kita sendiri, Titan bulan besar Saturnus diliputi oleh atmosfer hidrokarbon jingga padat yang begitu tebal sehingga menyembunyikan permukaan tersiksa dari dunia bulan ini.

Sebagian besar bulan-bulan yang ada di Tata Surya kita terbentuk dari kuno, berputar akresi disk mengelilingi planet-planet muda ketika matahari kita masih menyala muda – sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu. Setidaknya ada 150 bulan yang diketahui mengorbit planet-planet Tata Surya kita – tetapi mungkin masih banyak lagi yang masih menunggu untuk dikonfirmasikan.

Apa yang diketahui oleh para astronom selama lebih dari satu generasi adalah bahwa Tata Surya kita sendiri jauh dari unik. Faktanya, ada miliaran planet di orbit di sekitar bintang jauh di luar Matahari kita sendiri. Beberapa planet asing yang jauh mungkin sangat baik menjadi tuan rumah bulan-bulan asing – seperti kebanyakan planet yang mengorbit bintang kita sendiri. Bulan-bulan jauh ini yang terbentuk di sekitar jarak jauh planet luar angkasa menyanyikan lagu sirene yang menghantui bagi para astronom yang sedang memburu mereka.

Sebagian besar penghuni bintang galaksi Bima Sakti kita yang kerikil jauh lebih redup dan lebih kecil dari Matahari kita. Ini kurcaci merah bintang-bintang adalah bintang yang paling banyak, serta bintang-bintang terkecil yang dikenal – dan karena mereka sangat keren, mereka mengambil "kehidupan" dengan mudah, memimpin "kehidupan" yang sangat panjang dan damai. Katai merah "hidup" untuk waktu yang sangat lama pada pembakaran hidrogen urutan utama dari Diagram Hertzsprung-Russell dari Stellar Evolution. Bintang, seperti Matahari kita, adalah bintang kecil – tetapi mereka tidak sekecil mereka kurcaci merah sepupu. Matahari kita adalah bintang setengah baya yang berusia sekitar 4,5 miliar tahun – dan ia memiliki 5 miliar tahun lagi sebelum ia binasa, setelah kehabisan pasokan yang diperlukan dari bahan bakar nuklir pembakaran hidrogen. Bintang-bintang dari massa Matahari kita hidup selama sekitar 10 miliar tahun. Kontras dramatis, diperkirakan bahwa kurcaci merah dapat dengan malas membakar suplai bahan bakar hidrogen nuklirnya yang dibutuhkan untuk mereka triliunan tahun. Ini berarti tidak kurcaci merah bintang sudah cukup waktu untuk binasa karena alam semesta kita "hanya" sekitar 14 miliar tahun.

Massa rendah, kurcaci merah bintang-bintang – yang kira-kira 80 kali massa raksasa sistem tata surya kita sendiri, planet raksasa gas Jupiter – memiliki suhu inti yang hampir tidak cukup tinggi untuk memadukan hidrogen menjadi helium. Kemampuan untuk memadukan hidrogen menjadi helium memisahkan bintang sejati dari "kegagalan" bintang – disebut brown dwarfs–yang kekurangan massa yang cukup untuk melakukan prestasi ini. Kecerahan kecil "benar" kurcaci merah bintang kurang dari seperseribu dari Matahari kita.

Pada 8 Maret 2018, ada 3.743 yang dikonfirmasi planet luar angkasa menghuni 2.796 sistem, dengan 625 sistem hosting lebih dari satu planet. Dengan asumsi ada 200 miliar bintang di Galaksi kita, kita bisa memperkirakan bahwa mungkin ada sebanyak 11 miliar planet layak huni di Milky Way kita – naik ke 40 milyar jika kurcaci merah juga diperhitungkan.

Apakah kita sendirian? Pencarian ilmiah saat ini untuk menemukan kehidupan di tempat lain di Cosmos akhirnya bisa menjawab pertanyaan yang sangat mendalam ini. Beberapa dari jauh exomoons, milik planet-planet bintang yang jauh, mungkin tempat tinggal berharga.

Akresi pertambahan protoplanet bintang muda di sekitarnya memiliki masa hidup beberapa juta tahun. Jika planet-planet yang memiliki massa sekitar satu Bumi-massa atau bentuk yang lebih besar sementara gas masih ada, planet-planet dapat bertukar momentum sudut dengan gas yang mengelilingi dari disk akresi protoplanet. Ketika ini terjadi, orbit planet berubah secara bertahap dari waktu ke waktu. Meskipun arah migrasi biasanya masuk ke dalam disk isotermal lokal, migrasi ke luar kadang-kadang bisa terjadi disk yang memiliki gradien entropi.

Planet-planet yang dekat dengan bintang-bintang mereka dalam orbit melingkar memiliki kecenderungan untuk berhenti berputar dan, sebagai akibatnya, menjadi terkunci secara tidal. Ini berarti bahwa planet yang berdekatan hanya menampilkan satu wajah ke host bintang yang bergolak. Ketika laju rotasi planet melambat, radius orbit sinkron planet bergerak keluar dari planet. Untuk dunia-dunia yang secara tidal terkunci pada bintang-bintang tuan rumah mereka, jarak dari planet di mana bulan akan berada dalam orbit yang sinkron di sekitar planet induknya berada di luar apa yang disebut Hill sphere planet ini. Itu Hill sphere dari planet adalah wilayah di mana gravitasinya dominan di atas bintang induknya, dan sehingga dapat mempertahankan cengkeramannya di bulan atau bulan penyangganya. Bulan-bulan yang terletak di dalam orbit orbit sinkron planet akan cenderung berputar ke planet induknya. Akibatnya, jika orbit sinkron berada di luar Hill sphere, maka semua bulan akan berputar ke planet induk kanibal mereka. Dalam kontras dramatis, jika orbit sinkron tidak tiga-tubuh stabil maka setiap bulan di luar jari-jari ini akan keluar dari orbit sebelum mencapai orbit sinkron.

Keberadaan exomoons planet-planet asing yang mengorbit masih bersifat teoritis. Meskipun ada banyak keberhasilan, yang dilakukan oleh astronom pemakan planet menggunakan Spektroskopi Doppler dari bintang tuan rumah yang bergolak, exomoons menghindari teknik deteksi khusus ini dan tidak dapat ditemukan dengan cara ini. Hal ini karena resultan menggeser spektrum bintang, yang dihasilkan dari kehadiran planet yang mengorbit dengan bulan-bulan yang menyertainya, akan berperilaku dengan cara yang persis sama dengan satu titik-massa yang bergerak di orbit di sekitar bintang induknya. Karena itu, ada beberapa metode lain yang dirancang oleh astronom pemakan planet dalam pencarian mereka untuk menemukan exomoons. Teknik tambahan ini termasuk:

– Pencitraan langsung

– Waktu pengiriman

– Microlensing gravitasional

Telah diusulkan bahwa bintang, dengan nama yang terdengar dari buku telepon J140747.93-394542.6, terletak di rasi bintang Centaurus, mungkin memiliki planet dengan bulan. Yang dikonfirmasi planet luar angkasa, dijuluki WASP-12b, mungkin juga di orbit oleh bulannya sendiri.

Pada bulan Desember 2013, seorang kandidat exomoon milik seorang yatim piatu, mengambang bebas planet, bernama MOA-2011-BLG-262, diumumkan. Sayangnya, sebagai akibat dari degenerasi dalam pemodelan mikrolensing gravitasi acara, pengamatan juga dapat dijelaskan sebagai massa Neptunus planet luar angkasa berputar-putar rendah-massa kurcaci merah host bintang – skenario yang dianggap lebih mungkin oleh para peneliti. Ini exomoon juga ditampilkan dalam berita pada bulan April 2014.

Saat ini, ada beberapa kandidat yang dikenal exomoons:

–1SWASPJ140747.93-394542.6

–WASP-12

–Rogue Planet

–Kepler-1625

Pada tahun 1995, yang pertama planet luar angkasa di orbit di sekitar normal urutan utama bintang, seperti Matahari kita, ditemukan oleh tim astronom Swiss dan dikonfirmasi tidak lama kemudian oleh tim astronom yang sangat produktif di planet dari AS. Namun, penemuan bersejarah dunia raksasa yang aneh ini, Peg 51 b, menyebabkan banyak kebingungan. Hal ini karena Peg 51 b mengitari bintangnya, 51 Pegasi, cepat dan dekat dalam orbit "memanggang". Pada saat itu, para astronom percaya bahwa dunia raksasa dan bermuatan gas hanya bisa eksis di orbit jauh dari bintang induknya – mirip dengan lingkaran Jupiter di sekitar Matahari kita sendiri. Jadi, kenapa? Peg 51 b melakukan tarian yang begitu dekat dengan bergolak, membakar panas 51 Pegasi? Peg 51 b terbukti menjadi yang pertama dideteksi dari kelas baru dari planet yang sebelumnya tidak dikenal disebut Jupiters panas. Teori utama, menjelaskan bagaimana Jupiters panas bentuk, adalah bahwa mereka awalnya dilahirkan jauh dari bintang-bintang mereka – seperti Jupiter kita sendiri – tetapi akhirnya bermigrasi ke dalam ke arah tungku berapi-api dari host bintang membakar-panas mereka. Selama perjalanan mereka, dunia raksasa yang malang ini mendatangkan malapetaka dengan orbit planet-planet saudara mereka.

Di mana Anda akan pergi Si kecil saya?

Dr Hong dan rekan-rekannya telah menemukan bahwa mayoritas besar – sekitar 80 hingga 90% – dari exomoons di sekitar planet raksasa tidak stabil selama hamburan migrasi, dan tidak bertahan hidup di tempat kelahiran asli mereka, di dalam tata surya mereka sendiri. Nasib tragis bulan-bulan jauh ini, yang disebabkan oleh orbit yang tidak stabil ini, termasuk:

– gangguan pagi ke orbit heliosentris baru – dengan demikian, menjadi planet, dan bulan tidak lebih.

–sampai ditangkap oleh planet yang mengganggu.

– Meninggalkan balon dari tata surya.

– tabrakan dengan bintang atau planet.

–mengejar seluruh sistem planet-bulan dari tata surya.

Hal ini tidak terlalu mengejutkan exomoons, yang berada dekat dengan planet induknya di orbit dekat – juga planet-planet yang mengelilingi planet-planet yang lebih besar – adalah yang paling mungkin bertahan dari pertemuan-pertemuan yang sangat dekat. Sebagai contoh, exomoons pada orbit yang mirip dengan kuartet Jupiter Bulan Galilean – Io, Europa, Ganymede, dan Callisto–memiliki peluang 20-40% untuk bertahan hidup.

Salah satu hasil yang sangat menarik dari Dr. Hong dan penelitian kolaboratornya adalah prediksi populasi anak yatim, exomoons yang mengambang bebas yang digusur dari tata surya mereka selama berhamburan planet-planet. Bulan-bulan asing yang kesepian ini sekarang berjalan melalui Cosmos yang dingin, tanpa bintang atau planet induk mereka sendiri untuk menemaninya. Menurut model-model baru para peneliti, bisa juga ada banyak dari soliter ini exomoons karena ada bintang di alam semesta.

Survei masa depan yang memburu objek menggunakan mikrolensing gravitasi–seperti yang direncanakan dengan Teleskop Survei Inframerah Medan Lebar (WFIRST)– Mungkin memiliki kemampuan untuk menemukan benda-benda seperti ke massa sepersepuluh massa Bumi. Sementara itu, para astronom semakin dekat dan dekat dengan pemahaman baru tentang dinamika yang kompleks dan misterius yang membangun sistem tata surya kuno.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *