"Kunnen manen manen hebben?"

Met deze simpele vraag - gesteld door de vierjarige zoon van Carnegie's Juna Kollmeier - begon het allemaal. Niet lang na deze eerste vraag voor het slapengaan, Kollmeier coördineerde een programma aan het Kavli Institute for Theoretical Physics (KITP) over de Melkweg, terwijl haar voormalige klasgenoot Sean Raymond van de Université de Bordeaux een parallel KITP-programma volgde over de dynamiek van aardachtige planeten. Na het bespreken van deze zeer eenvoudige vraag tijdens een seminar, de twee bundelden hun krachten om het op te lossen. Hun bevindingen vormen de basis van een paper gepubliceerd in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .

Het duo begon eind vorig jaar een internetvuurstorm toen ze een concept van hun artikel plaatsten waarin de mogelijkheid werd onderzocht dat manen in een baan om andere manen draaien op een preprint-server voor natuur- en astronomische manuscripten.

Het online gesprek was geobsedeerd door de beste term om dergelijke fenomenen te beschrijven, met opties zoals moonmanen en mini-manen die in de mix worden gegooid. Maar nomenclatuur was niet het punt van het onderzoek van Kollmeier en Raymond (hoewel ze wel een voorkeur hebben voor submoons). Liever, ze wilden de fysieke parameters definiëren voor manen die in een stabiele baan zouden kunnen worden gebracht door andere, kleinere manen.

"Planeten draaien om sterren en manen om planeten, dus het was normaal om te vragen of kleinere manen om grotere kunnen draaien, ' legde Raymond uit.

Hun berekeningen laten zien dat alleen grote manen in brede banen van hun gastplaneten submanen kunnen herbergen. Getijdekrachten van zowel de planeet als de maan werken om de banen van submanen die om kleinere manen of manen die dichter bij hun gastplaneet staan ​​te destabiliseren.

Ze ontdekten dat vier manen in ons eigen zonnestelsel theoretisch in staat zijn om hun eigen satellietsubmanen te herbergen. Jupiters maan Callisto, Saturnus manen Titan en Iapetus, en de eigen maan van de aarde pasten allemaal in de rekening van een satelliet die zijn eigen satelliet zou kunnen herbergen, hoewel er tot nu toe geen is gevonden. Echter, ze voegen eraan toe dat verdere berekeningen nodig zijn om mogelijke bronnen van submaan-instabiliteit aan te pakken, zoals de niet-uniforme massaconcentratie in de korst van onze maan.

"Het ontbreken van bekende submanen in ons zonnestelsel, zelfs in een baan rond manen die in theorie zulke objecten zouden kunnen ondersteunen, kan ons aanwijzingen geven over hoe onze eigen en naburige planeten zijn gevormd, waarover nog veel openstaande vragen zijn, ’ legde Kollmeier uit.

Men denkt dat de manen die rond Saturnus en Jupiter draaien, zijn geboren uit de schijf van gas en stof die gasreuzenplaneten in de latere stadia van hun vorming omcirkelt. Onze eigen maan, anderzijds, wordt verondersteld te zijn ontstaan ​​​​in de nasleep van een gigantische impact tussen de jonge aarde en een lichaam ter grootte van Mars. Het ontbreken van stabiele submanen zou wetenschappers kunnen helpen de verschillende krachten die de satellieten die we zien hebben gevormd, beter te begrijpen.

Kollmeier voegde toe:"en, natuurlijk, dit zou de basis kunnen vormen voor voortdurende inspanningen om te begrijpen hoe planetaire systemen elders evolueren en hoe ons eigen zonnestelsel past in de duizenden andere die zijn ontdekt door planeetjachtmissies."

Bijvoorbeeld, de nieuw ontdekte mogelijke exomaan die rond de Jupiter-achtige Kepler 1625b draait, heeft de juiste massa en afstand van zijn gastheer om een ​​submaan te ondersteunen, Kollmeier en Raymond gevonden. Hoewel, de afgeleide kanteling van zijn baan kan het moeilijk maken voor een dergelijk object om stabiel te blijven. Echter, het detecteren van een submaan rond een exomoon zou erg moeilijk zijn.

Gezien de opwinding rond zoektochten naar mogelijk bewoonbare exoplaneten, Kollmeier en Raymond berekenden dat het beste scenario voor leven op grote submaan rond massieve sterren ligt. Hoewel zeer gebruikelijk, kleine rode dwergsterren zijn zo zwak en hun bewoonbare zones zo dichtbij dat de getijdenkrachten erg sterk zijn en ondermaan (en vaak zelfs manen zelf) onstabiel zijn.

Eindelijk, de auteurs wijzen erop dat een kunstmatige submaan stabiel kan zijn en daardoor als tijdcapsule of buitenpost kan dienen. In een stabiele baan rond de maan - zoals die voor NASA's voorgestelde Lunar Gateway - zou een submaan de schatten van de mensheid veilig houden voor het nageslacht lang nadat de aarde ongeschikt werd voor leven. Kollmeier en Raymond zijn het erover eens dat er nog veel meer werk moet worden verzet (en plezier moet worden beleefd) om ondermaan (of het ontbreken daarvan) te begrijpen als een rotsachtig verslag van de geschiedenis van planeet-maansystemen.