Gambar seorang seniman seperti exomoon Bumi yang mengorbit planet gergasi gas.
(Imej: © NASA / JPL-Caltech)
Musim panas lalu, para saintis mengumumkan bahawa mereka telah menemui bulan pertama yang dapat dilihat di luar sistem suria. Tetapi penyelidikan baru mengenai evolusi bulan yang seharusnya menimbulkan keberadaannya dipersoalkan.
Sekiranya memang wujud, bulan kemungkinan besar merupakan objek berukuran Neptunus yang mengorbit planet gergasi gas yang lebih besar lagi. Tetapi sistem yang tidak memberatkan menyusahkan pemahaman tentang bagaimana ia mungkin terbentuk, kata para penyelidik.
Pada bulan Julai 2017, para saintis dengan enggan mengumumkan kemungkinan penemuan exomoon. Planet calon yang dikenalpasti oleh teleskop Kepler NASA mendedahkan penurunan sisi cahaya cahaya yang mengalir dari bintang planet ini, menunjukkan kemungkinan bulan. Setelah pemburu exomoon David Kipping, dari Columbia University di New York, meminta waktu di Teleskop Angkasa Hubble untuk menindaklanjuti kegiatan yang tidak biasa itu, pelbagai media meneliti penyelidikan tersebut. Ini mendorong Kipping dan Alex Teachey dari Columbia, saintis utama penemuan potensi, untuk mengumumkan kemungkinan penampakan eksomon pertama.
René Heller, ahli astrofizik di Institut Max Planck di Jerman, mengambil kesempatan untuk menganalisis data Kepler secara bebas. Selain menggoda rentang ukuran untuk bulan potensial, Kepler 1625 b-i, dia juga menjelajahi kemungkinan metode pembentukannya. [Penemuan Planet Alien Paling Menarik pada 2017]
"Ternyata Kepler 1625 b-i sebenarnya bukan calon yang baik untuk eksomon," kata Heller kepada Space.com melalui e-mel, menunjukkan bahawa pasukan penyelidikan asal mengatakan bahawa data Kepler saja tidak jelas. (Itulah sebabnya mereka merancang untuk menindaklanjuti menggunakan Teleskop Angkasa Hubble.) Sebilangan besar masalah berpunca dari fakta bahawa bintang induk berada jauh dari Bumi sehingga kelihatan redup, mengakibatkan kualiti data yang buruk, kata Heller.
"Intinya adalah bahawa Kepler 1625 b-i adalah salah satu calon exomoon terbaik setakat ini, tetapi masih bukan calon yang baik," kata Heller.
"Sistem suria kecil"
Di sistem suria Bumi, bulan cukup biasa; hanya Mercury dan Venus yang tidak mempunyai satelit berbatu atau berais. Walaupun sebahagian besar bulan sistem suria kita tidak ramah seperti yang kita ketahui, tiga berpotensi dapat dihuni. Europa Musytari mengandungi lautan cair di bawah kerak es bulan. Sekitar Saturnus, Enceladus bulan yang berais juga menjadi tuan rumah lautan, sementara Titan yang berasap memiliki tasik metana dan etana yang mungkin memungkinkan sejenis kehidupan yang berbeza dari yang ada di Bumi untuk terbentuk. Jadi, satu-satunya planet (Bumi) sistem suria lebih banyak daripada bulan yang berpotensi dapat dihuni oleh sistem ini.
Itu boleh bermaksud berita baik bagi mereka yang mencari kehidupan di bulan di sekitar bintang lain. Walaupun hanya beberapa planet yang mampu menghidupkan kehidupan seperti yang kita ketahui, bulan mereka ternyata dapat dihuni, kata Heller.
"Di sisi yang mencabar, bulan dijangka jauh lebih kecil dan lebih ringan daripada planet mereka," kata Heller. "Itulah yang kami pelajari dari pengamatan bulan-bulan sistem suria."
Kerana objek dengan jisim atau radius yang lebih besar lebih mudah dijumpai dari jauh, sama ada planet atau bulan, yang menjadikan satelit semula jadi lebih sukar untuk dilihat, kata Heller.
Ketika Kepler memburu planet, ia melakukannya dengan melihat cahaya yang mengalir dari bintang dalam apa yang para saintis sebut sebagai lengkung cahaya. (Kepler tidak mempelajari satu bintang pada satu masa tetapi malah memeriksa ribuan bintang sekaligus.) Ketika sebuah planet bergerak di antara bintang dan Bumi, cahaya bintang itu redup, memungkinkan para penyelidik menentukan ukuran planet ini. Para penyelidik memerhatikan banyak jalan untuk menentukan berapa lama planet ini mengorbit bintangnya.
Apa yang diperhatikan oleh penyelidik asal mengenai satu objek, Kepler 1625 b, adalah bahawa ia mengandungi penurunan sekunder yang pelik. Heller menggunakan kumpulan data yang tersedia untuk umum dari Kepler untuk mengkaji tiga transit objek bersaiz Musytari yang bergerak melintasi bintang, bersama dengan beberapa goyangan yang mungkin disebabkan oleh bulan yang mengorbit objek.
"Jika, dan hanya jika, goyangan tambahan ini benar-benar berasal dari bulan, maka adalah mungkin untuk memperoleh massa dan radius kedua planet dan bulan dari dinamika sistem planet-bulan yang dapat diturunkan dari kurva cahaya , "Kata Heller.
Heller menentukan bahawa objek besar itu boleh menjadi apa-apa dari planet yang sedikit lebih besar daripada Saturnus hingga kerdil coklat, bintang yang hampir tidak cukup besar untuk memicu pelakuran di intinya, atau bahkan bintang berjisim rendah (VLMS) yang sepersepuluh jisim matahari. Bulan yang dicadangkan dapat berkisar dari satelit gas massa Bumi hingga pendamping batu dan air tanpa atmosfera.
Heller menyimpulkan bahawa eksomon berjisim Neptunus di sekitar planet raksasa atau kerdil coklat jisim rendah tidak akan sesuai dengan hubungan skala besar yang terdapat pada bulan sistem suria kita. Walaupun Bumi dan Pluto kedua-duanya mempunyai bulan yang besar dibandingkan dengan ukuran planet, raksasa gas sistem suria memiliki bulan lebih dekat ke 0,01 hingga 0,03 persen dari ukuran planet, menurut Laboratory Habitability Laboratory di University of Puerto Rico.
Teori-teori sebelumnya meramalkan bahawa hubungan ini harus meluas ke dunia yang lebih besar, sepertinya mengesampingkan adanya eksomon yang berpotensi. Sebaliknya, Neptunus mini di sekitar kerdil coklat massa tinggi atau VLMS akan lebih sesuai dengan nisbah itu, kata Heller. [Apa Bulan Dibuat?]
"Sekiranya objek transit utama adalah bintang berjisim yang sangat rendah dan jika teman seukuran Neptunus ternyata benar-benar ada, maka kita akan melihat sistem suria kecil di orbit mengelilingi bintang seperti matahari kira-kira jarak Bumi ke matahari . Ini akan menjadi sesuatu yang tersendiri! " Heller berkata.
Walaupun tanpa potensi eksomon yang dapat dihuni, sistem suria kecil dapat membantu para saintis memahami bagaimana dunia terbentuk, katanya.
"Sekiranya [objek] utama adalah [kerdil coklat] atau VLMS dengan pendamping yang besar, maka ini akan mewakili jambatan menarik antara pembentukan planet di sekitar bintang dan pembentukan bulan di sekitar planet gergasi," kata Heller.
Heller menyiarkan kajiannya di pelayan pracetak arXiv.
Kelahiran bulan
Dengan anggaran bulan dan planet - atau bintang - di tangan, Heller memutuskan untuk melihat bagaimana bulan dapat terbentuk.
"Bulan-bulan di tata surya berfungsi sebagai pelacak pembentukan dan evolusi planet inang mereka," katanya dalam makalah baru. "Dengan demikian dapat diharapkan bahwa penemuan bulan di sekitar planet ekstrasur dapat memberi pandangan baru secara mendasar tentang pembentukan dan evolusi eksoplanet yang tidak dapat diperoleh dengan pengamatan eksoplanet saja."
Dengan pemikiran ini, Heller menerapkan tiga model pembentukan bulan yang berbeza dalam sistem suria pada kemungkinan eksomon baru.
Pertama adalah model impak, yang menggambarkan bagaimana saintis berfikir bulan Bumi terbentuk. Ketika sebuah badan besar menghantam Bumi berbilion tahun yang lalu, puing-puing yang diukir dari planet ini menciptakan teman baru. Menurut Heller, satu ciri khas model ini adalah nisbah ukuran satelit yang tinggi dengan planet. Walaupun ukuran besar bulan yang diusulkan dibandingkan dengan inangnya sesuai dengan hentaman, dia menyatakan kebimbangan bahawa jisim planet atau bintang tuan rumah jauh lebih tinggi daripada planet mana pun di tata surya Bumi.
Dalam model kedua pembentukan bulan, mereka berkembang dari gas dan debu yang tersisa setelah planet ini dilahirkan, dan inilah bagaimana kebanyakan bulan gergasi gas itu terbentuk. Nisbah penskalaan massa yang membuat bulan jauh lebih kecil daripada planet mereka adalah hasil semula jadi pembentukan bulan yang berlaku di persekitaran yang kelaparan gas di sekitar planet yang lengkap, tulis Heller dalam makalah tersebut. Hubungan yang sama menjadikan kaedah pembentukan ini tidak mungkin, katanya.
"Sekiranya rakan di sekitar Kepler 1625 b dapat disahkan dan kedua-dua objek tersebut dapat disahkan sebagai objek gas-gergasi, maka akan sulit untuk memahami bagaimana kedua planet gas ini mungkin terbentuk melalui impak raksasa atau penambahan in-situ di orbit semasa mereka di sekitar bintang, "tulis Heller.
Kemungkinan yang tersisa adalah dunia yang jauh menangkap objek bersaiz Neptunus. Bulan Neptunus, Triton, dan kedua bulan Mars dianggap terbentuk dengan cara ini. Exomoon itu pada awalnya dapat dibentuk dengan teman seukuran Bumi, sebelum ditarik darinya oleh graviti objek yang lebih besar, kata Heller. Dia menentukan bahawa penangkapan objek berjisim Neptunus oleh Kepler 1625 b adalah mungkin di lokasi planet ini.
Namun, sementara penangkapan seperti itu mungkin pada prinsipnya, Heller memberitahu Space.com dia berpendapat senario itu "sangat tidak mungkin."
Dan walaupun para saintis pada masa ini memegang tiga senario pembentukan bulan yang berbeza untuk planet di sekitar matahari Bumi, itu tidak bermaksud bahawa satelit semula jadi tidak dapat membentuk cara lain, kata Heller.
"Ada kemungkinan sistem ini benar-benar terbentuk melalui mekanisme yang belum pernah kita lihat di sistem suria," kata Heller.
Dia mencadangkan teori alternatif, mirip dengan pembentukan planet raksasa, di mana kedua-dua objek itu bermula sebagai sistem binari planet berbatu. Pasangan itu mungkin telah mengeluarkan gas dari cakera bahan sisa, seperti proses pembentukan planet raksasa, dengan planet masa depan memakan lebih banyak gas daripada bulan yang diharapkan. Dia mengingatkan bahawa ini adalah spekulasi dan kedua objek tersebut mungkin tidak stabil dalam jangka masa yang panjang.
Namun, jika exomoon berukuran Neptunus di sekitar Kepler 1625 b adalah nyata, sistem baru dapat memberikan gambaran menarik mengenai pembentukan bulan di luar sistem suria, kata Heller.
Data Kepler bukan satu-satunya penyelidikan yang tersedia. Pada bulan Oktober, Teachey dan Kipping melihat sistem menggunakan Hubble. Hasil pemerhatian tersebut harus diumumkan tidak lama lagi.
Walau bagaimanapun, sehingga kini, perkara tidak kelihatan baik untuk kemungkinan eksomon.
"Tuntutan eksomon yang luar biasa tidak disokong oleh bukti luar biasa untuk itu," kata Heller.
