In een recente studie gepubliceerd in Earth and Planetary Astrophysics , schatte een team van onderzoekers van de Universiteit van Texas in Arlington, Valdosta State University, Georgia Institute of Technology en het National Radio Astronomy Observatory hoeveel manen theoretisch in een baan om de aarde zouden kunnen draaien met behoud van de huidige omstandigheden zoals orbitale stabiliteit. Deze studie opent het potentieel voor een beter begrip van planetaire vormingsprocessen die ook kunnen worden toegepast op het identificeren van exomanen die mogelijk ook om aardachtige exoplaneten draaien.

"In een eerder werk heb ik de verpakking van planeten onderzocht voor het Alpha Centauri-binaire getal", zegt Dr. Billy Quarles, een assistent-professor in astronomie en astrofysica aan de Valdosta State University, en een co-auteur van het onderzoek. "In dat geval heb ik een schatting gemaakt van het aantal planeten dat zou kunnen bestaan ​​binnen de bewoonbare zone van elke ster. In dat scenario bood de bewoonbare zone natuurlijke randvoorwaarden, waarbij ik hetzelfde dynamische formalisme kon gebruiken voor het probleem van manen (met behulp van het aarde-zon-systeem als binair getal). Om de buitenste grens te definiëren, ontwikkelde een van mijn co-auteurs een schema dat we konden gebruiken. Door deze ideeën te combineren, verwachtten we dat> 10 Ceres-, 6 Pluto- en 4 Objecten van Luna-formaat zouden mogelijk zijn (d.w.z. Tabel 2 uit onze paper)."

Hoewel er meer dan 200 manen in ons zonnestelsel zijn, draaien er slechts drie om terrestrische (rotsachtige) planeten:onze maan (Luna) rond de aarde en Phobos en Deimos rond Mars. De resterende 200+ manen draaien om alle gasreuzen, waaronder Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. Zoals de studie opmerkt, wordt dit grote verschil verwacht omdat "ze verschillende vormingsmechanismen en orbitale evolutieprocessen ervaren." De studie bespreekt hoe het maximaal toegestane aantal manen dat rond de aarde zou kunnen bestaan, afhangt van de veronderstelde grootte van de manen zelf. In dit geval gebruikten de onderzoekers Ceres-, Pluto- en Luna-objecten om te bepalen hoeveel van elk met succes in een baan om de aarde zouden kunnen draaien. De resultaten toonden aan dat de orbitale stabiliteit kon worden gehandhaafd met satellieten tot 7 ± 1 Ceres-massa, 4 ± 1 Pluto-massa en 3 ± 1 Luna-massa manen.

"De verrassing was dat de prototypes met een lagere massa beperkter waren, wat we toeschrijven aan hun verhoogde kans op verstrooiing (van een lagere traagheid)", zei Quarles. "De verstoringen van naburige manen zijn voldoende om binnen een paar duizend jaar substantiële verstrooiing te veroorzaken. We moesten het aantal manen verminderen om dit te verklaren."

Zoals te zien is bij de Galileïsche manen van Jupiter, kunnen kleine satellieten die rond een veel groter planetair lichaam draaien, resulteren in wat bekend staat als getijdenverwarming, waarbij het constant uitrekken en comprimeren van de veel kleinere satellietervaringen tot interessante resultaten leidt, waaronder vulkanisme op Io en een binnenoceaan op Europa. Maar zou een meermaanstelsel met de aarde dezelfde resultaten kunnen ervaren?

"Getijdenverwarming van de manen zelf is misschien mogelijk, maar het is onduidelijk in hoeverre de verwarming zonder gedetailleerde simulaties uit te voeren," zei Dr. Quarles. "Het is verleidelijk om te suggereren dat de binnenste maan op Io zou kunnen lijken, maar de getijdenverwarming is gedeeltelijk te wijten aan gemiddelde bewegingsresonanties met de andere Galileïsche manen. In onze systemen destabiliseren gemiddelde bewegingsresonanties het satellietsysteem grotendeels omdat de zon aan elk de excentriciteitsgroei van de maan en de uiteindelijke verstrooiing."

Naast het potentieel voor getijdenverwarming, verbreedt deze studie mogelijk ook de zoektocht naar exomanen die rond exoplaneten draaien. Helaas, terwijl het aantal bevestigde exoplaneten in de duizenden is, is het aantal bevestigde exomanen momenteel minder dan een fractie van dat aantal.

"Momenteel hebben we 2 exomoon-kandidaten (Kepler-1625b-i en Kepler-1708b-i), maar hun respectievelijke gastplaneet is vergelijkbaar met Jupiter", zei Dr. Quarles. "De kandidaat-manen zijn ook allebei groter dan de aarde. Deze meer exotische gevallen kunnen op een vergelijkbare manier gemakkelijker te identificeren zijn. Hete Jupiters waren gemakkelijker te zien boven kleinere planeten in de begindagen van exoplaneten. Er werden echter kort daarna meerdere planeetsystemen ontdekt de eerste bot-fide exoplaneten. We verwachten iets soortgelijks voor exomanen. Als we meerdere kandidaat-exomanen hebben die rond dezelfde planeet draaien, zal ons werk meer nut hebben. De beperkingen die we vinden zijn behoorlijk optimistisch, waar meer realistische omstandigheden het aantal waarschijnlijk zullen beperken van manen verder. Bij fotometrische metingen kunnen achtergrondobjecten het transitsignaal van een kandidaat-exomoon nabootsen, en ons werk geeft een fysieke basis om het aantal verwachte manen te beperken bij het testen van verschillende hypothesen."

Dr. Suman Satyal, adjunct-assistent-professor natuurkunde aan de Universiteit van Texas in Arlington en hoofdauteur van de studie, zei dat aangezien de aarde meer dan één maan kan hebben, dit "de waarschijnlijkheid vergroot" om exomanen te detecteren. "Dit zou exomoon-waarnemers een idee moeten geven van de bovengrens van het aantal manen rond de aardse planeet die rond een zonachtige ster draait," zei hij.

Hoeveel exomanen zijn er in de kosmos, en is er een aardachtige exoplaneet met meerdere exomanen die leven kan ondersteunen? De tijd zal het leren. + Verder verkennen

Dit zijn de beste plaatsen om te zoeken naar bewoonbare exomanen