Astrofysici van de Universiteit van Zürich, ETH Zürich en de NCCR PlanetS laten zien hoe de ijzige manen van Uranus werden geboren. Hun resultaat suggereert dat dergelijke potentieel bewoonbare werelden veel overvloediger zijn in het heelal dan eerder werd gedacht. De ongekend complexe computersimulaties werden uitgevoerd in het Swiss National Supercomputing Center (CSCS) in Lugano.

Het zonnestelsel heeft talrijke maan-planeetsystemen:de aarde, Mars, Jupiter, Saturnus, Neptunus en Uranus hebben allemaal natuurlijke satellieten. Maar komen manen ook veel voor rond exoplaneten die om andere sterren draaien?

"Dit is een intrigerend probleem in de hedendaagse astronomie, die op dit moment moeilijk te beantwoorden is, " zegt Judit Szulágyi, een senior onderzoeksmedewerker van de Universiteit van Zürich en ETH Zürich. De historische ontdekking van een eerste exomoon-kandidaat werd in oktober 2018 aangekondigd door een Amerikaanse groep, maar de bevestiging van dit systeem is nog aan de gang.

Met hun werk nu gepubliceerd in Astrofysische journaalbrieven Judit Szulágyi en haar collega's Marco Cilibrasi en Lucio Mayer, beiden van de Universiteit van Zürich, zijn een stap dichter bij het oplossen van het mysterie van hoeveel exomanen er zouden kunnen zijn en hoe ze eruit zien.

De onderzoekers richtten zich op de planeten Uranus en Neptunus, ijsreuzen met bijna 20 keer de massa van de aarde, maar die veel kleiner zijn dan Jupiter en Saturnus. Uranus heeft een systeem met vijf grote manen. Neptunus, anderzijds, heeft maar één grote zeer zware satelliet, Triton. "Het is intrigerend dat deze twee zeer vergelijkbare planeten totaal verschillende maansystemen hebben, wijzend op een heel andere vormingsgeschiedenis, " legt Judit Szulágyi uit.

De astrofysici geloven dat Triton is gevangengenomen door Neptunus - een relatief zeldzame gebeurtenis. Maar de manen van Uranus lijken meer op de systemen van Saturnus en Jupiter, waarvan wordt aangenomen dat ze zijn ontstaan ​​in een gasvormige schijf rond de planeten aan het einde van hun vorming.

Simulaties met supercomputer

"Men geloofde dat Uranus en Neptunus te licht zijn om zo'n schijf te vormen, " zegt de astrofysicus. Daarom, onderzoekers waren van mening dat de manen van Uranus gevormd kunnen zijn na een kosmische botsing, vergelijkbaar met de vorming van de maan van de aarde, ook een relatief zeldzame gebeurtenis. Nutsvoorzieningen, de onderzoekers hebben dit idee weerlegd. Hun uiterst complexe computersimulaties onthullen dat, in feite, Uranus en Neptunus maakten hun eigen gasstofschijven terwijl ze zich nog aan het vormen waren. De berekeningen genereerden in-situ ijzige manen die qua samenstelling sterk lijken op de huidige Uranian-satellieten. Uit de simulaties die zijn uitgevoerd door de supercomputer Mönch bij CSCS, het is duidelijk dat Neptunus oorspronkelijk ook om een ​​Uranus-achtig systeem van meerdere manen draaide, die moet zijn weggevaagd tijdens de verovering van Triton.

De nieuwe studie heeft bredere implicaties voor manen in het algemeen. "Als ijsreuzen ook hun eigen satellieten kunnen vormen, dat betekent dat de populatie van manen in het universum veel overvloediger is dan eerder werd gedacht, " zegt Dr. Szulágyi. IJsreuzen en mini-Neptunus-planeten worden vaak ontdekt door exoplaneetonderzoeken, dus deze categorie planeetmassa komt heel vaak voor. "We kunnen daarom in het komende decennium nog veel meer exomoon-ontdekkingen verwachten, ', zegt de astrofysicus.

Deze bevinding is ook buitengewoon opwindend in het licht van het zoeken naar bewoonbare werelden. In ons zonnestelsel, de twee belangrijkste doelen om naar buitenaards leven te zoeken zijn de ijzige manen van Jupiter en Saturnus, Europa en Enceladus. Er wordt aangenomen dat ze allebei vloeibare wateroceanen herbergen onder hun dikke ijskorsten. "Die oceanen onder het oppervlak zijn voor de hand liggende plaatsen waar leven zoals we weten zich mogelijk kan ontwikkelen, "zegt Judit Szulágyi. "Dus een veel grotere populatie van ijzige manen in het universum betekent meer potentieel bewoonbare werelden dan tot nu toe gedacht. Ze zullen uitstekende doelen zijn om naar leven buiten het zonnestelsel te zoeken."