Sejak dikerahkan pada bulan Mac 2009, misi Kepler telah mengesan ribuan calon planet ekstra surya. Sebenarnya, antara 2009 dan 2012, ia mengesan sejumlah 4,496 calon, dan mengesahkan adanya 2,337 eksoplanet. Walaupun setelah dua roda tindak balasnya gagal, kapal angkasa masih berjaya menghasilkan planet yang jauh sebagai sebahagian daripada misi K2nya, merangkumi 521 calon lagi dan mengesahkan 157.
Namun, menurut sebuah studi baru yang dilakukan oleh sepasang penyelidikan dari Columbia University dan seorang saintis warga negara, Kepler juga mungkin telah menemukan bukti bulan ekstra matahari. Setelah menyaring data dari beratus-ratus transit yang dikesan oleh misi Kepler, para penyelidik menemui satu kejadian di mana sebuah planet transit menunjukkan tanda-tanda memiliki satelit.
Kajian mereka - yang baru-baru ini diterbitkan dalam talian dengan tajuk "HEK VI: On the Dearth of Galilean Analogs in Kepler and the Exomoon Calidate Kepler-1625b I" - diketuai oleh Alex Teachey, seorang pelajar siswazah di Universiti Columbia dan seorang Felo Penyelidik Siswazah dengan Yayasan Sains Nasional (NSF). Dia disertai oleh David Kipping, seorang Penolong Profesor Astronomi di Universiti Columbia dan Penyelidik Utama projek The Hunt for Exomoons with Kepler (HEK), dan Allan Schmitt, seorang saintis warganegara.
Selama bertahun-tahun, Dr. Kipping telah mencari pangkalan data Kepler untuk bukti eksomoon, sebagai sebahagian dari HEK. Ini tidak menghairankan, memandangkan jenis peluang yang diberikan oleh exomoon untuk penyelidikan saintifik. Di dalam Sistem Suria kita, kajian satelit semula jadi telah mendedahkan perkara penting mengenai mekanisme yang mendorong pembentukan planet awal dan akhir, dan bulan mempunyai ciri geologi yang menarik yang biasanya dijumpai di badan lain.
Oleh sebab itulah, perluasan penyelidikan untuk mencari eksoplanet diperlukan. Sudah, misi memburu eksoplanet seperti Kepler telah menghasilkan banyak planet yang mencabar idea konvensional tentang bagaimana pembentukan planet dan jenis planet yang mungkin. Contoh yang paling penting ialah raksasa gas yang telah mengamati mengorbit sangat dekat dengan bintang mereka (aka. "Hot Jupiters").
Oleh itu, kajian mengenai exomoon dapat menghasilkan maklumat berharga mengenai jenis satelit apa yang mungkin, dan sama ada bulan kita khas atau tidak. Seperti yang diberitahu oleh Teacherey Space Magazine melalui e-mel:
"Exomoon dapat memberitahu kami banyak tentang pembentukan Sistem Suria kita, dan sistem bintang lain. Kita melihat bulan di Sistem Suria kita, tetapi adakah ia biasa di tempat lain? Kita cenderung berfikir begitu, tetapi kita tidak dapat mengetahui dengan pasti sehingga kita benar-benar melihatnya. Tetapi ia adalah persoalan penting kerana, jika kita mengetahui tidak ada banyak bulan di luar sana, ini menunjukkan mungkin sesuatu yang tidak biasa berlaku di Sistem Suria kita pada masa-masa awal, dan itu boleh memberi implikasi besar kepada bagaimana kehidupan muncul di Bumi. Dengan kata lain, adakah sejarah Sistem Suria kita umum di galaksi, atau adakah kita mempunyai kisah asal yang sangat luar biasa? Dan apa yang dikatakan mengenai kemungkinan hidup timbul di sini? Exomoons memberi kami petunjuk untuk menjawab soalan-soalan ini. "
Terlebih lagi, banyak bulan di Sistem Suria - termasuk Europa, Ganymede, Enceladus dan Titan - dianggap berpotensi untuk dihuni. Ini disebabkan oleh fakta bahawa badan-badan ini mempunyai bekalan mudah menguap (seperti nitrogen, air, karbon dioksida, amonia, hidrogen, metana dan sulfur dioksida) dan memiliki mekanisme pemanasan dalaman yang dapat memberikan tenaga yang diperlukan untuk menggerakkan proses biologi.
Di sini juga, kajian mengenai exomoon menyajikan kemungkinan menarik, seperti sama ada mereka boleh dihuni atau bahkan seperti Bumi. Atas sebab-sebab ini dan lain-lain, para astronom ingin melihat apakah planet-planet yang telah disahkan dalam sistem bintang jauh mempunyai sistem bulan dan keadaan seperti apa di atasnya. Tetapi seperti yang ditunjukkan oleh Teachey, pencarian exomoon menghadirkan sejumlah cabaran dibandingkan dengan perburuan eksoplanet:
"Bulan sukar dijumpai kerana 1) kita mengharapkan mereka cukup kecil sepanjang waktu, yang bermaksud isyarat transit akan cukup lemah untuk dimulakan, dan 2) setiap kali planet melintas, bulan akan muncul dengan cara yang berbeda tempat. Ini menjadikan mereka lebih sukar untuk dikesan dalam data, dan pemodelan peristiwa transit jauh lebih mahal dari segi perhitungan. Tetapi kerja kami memanfaatkan bulan yang muncul di tempat yang berbeza dengan mengambil isyarat purata masa di banyak acara transit yang berbeza, dan bahkan di banyak sistem eksoplanet yang berbeza. Sekiranya bulan berada di sana, ia akan menghasilkan isyarat di kedua-dua sisi transit planet dari masa ke masa. Oleh itu, adalah permodelan isyarat ini dan memahami maksudnya dari segi ukuran bulan dan kadar kejadiannya. "
Untuk mencari tanda-tanda exomoon, Teachey dan rakan-rakannya mencari melalui pangkalan data Kepler dan menganalisis transit 284 calon exoplanet di hadapan bintang masing-masing. Planet-planet ini berukuran dari diameter seperti Bumi hingga Musytari, dan mengorbit bintang-bintangnya pada jarak antara ~ 0.1 hingga 1.0 AU. Mereka kemudian memodelkan lengkung cahaya bintang menggunakan teknik lipatan fasa dan susun.
Teknik ini biasanya digunakan oleh para astronom yang memantau bintang untuk penurunan cahaya yang disebabkan oleh transit planet (iaitu kaedah transit). Seperti yang dijelaskan oleh Teachey, prosesnya agak serupa:
“Pada dasarnya kami memotong data rangkaian waktu menjadi bagian yang sama, setiap bagian memiliki satu transit planet di tengahnya. Dan apabila kami mengumpulkan kepingan ini, kami dapat memperoleh gambaran yang lebih jelas tentang bagaimana transit itu ... Untuk pencarian bulan, pada dasarnya kita melakukan perkara yang sama, hanya sekarang kita melihat data di luar transit planet utama. Sebaik sahaja kita mengumpulkan data, kita mengambil nilai rata-rata semua titik data dalam jangka waktu tertentu dan, jika ada bulan, kita harus melihat beberapa cahaya bintang yang hilang di sana, yang memungkinkan kita menyimpulkan kehadirannya. "
Apa yang mereka dapati adalah calon tunggal yang terletak di sistem Kepler-1625, bintang kuning yang terletak kira-kira 4000 tahun cahaya dari Bumi. Ditetapkan Kepler-1625B I, bulan ini mengorbit raksasa gas besar yang terletak di dalam zon bintang yang dapat dihuni, berukuran 5.9 hingga 11.67 kali ukuran Bumi, dan mengorbit bintangnya dengan jangka masa 287.4 hari. Calon exomoon ini, jika harus disahkan, akan menjadi exomoon pertama yang ditemui
Hasil pasukan (yang menunggu tinjauan rakan sebaya) juga menunjukkan bahawa bulan besar menjadi kejadian yang jarang berlaku di kawasan dalam sistem bintang (dalam 1 AU). Ini adalah sesuatu yang mengejutkan, walaupun Teachey mengakui bahawa ia sesuai dengan karya teori baru-baru ini. Menurut apa yang dicadangkan oleh beberapa kajian baru-baru ini, planet besar seperti Musytari dapat kehilangan bulan ketika mereka berhijrah ke dalam.
Sekiranya ini terbukti berlaku, maka apa yang disaksikan oleh Teachey dan rakan-rakannya dapat dilihat sebagai bukti proses itu. Ini juga dapat menjadi petunjuk bahawa misi perburuan eksoplanet kita saat ini mungkin tidak sampai pada tugas untuk mengesan exomoon. Pada tahun-tahun mendatang, misi generasi akan datang diharapkan dapat memberikan analisis yang lebih terperinci mengenai bintang jauh dan sistem planet mereka.
Namun, seperti yang ditunjukkan oleh Teachey, ini juga dapat dibatasi dalam hal apa yang dapat mereka ketahui, dan strategi baru mungkin diperlukan:
"Kelangkaan bulan di kawasan dalam sistem bintang ini menunjukkan bahawa bulan individu akan tetap sukar dijumpai dalam data Kepler, dan misi yang akan datang seperti TESS, yang semestinya akan menemui banyak planet jangka masa yang sangat pendek, juga akan mengalami kesukaran untuk mencari bulan-bulan ini. Mungkin bulan, yang masih kita harapkan berada di luar sana, berada di kawasan luar sistem bintang ini, sama seperti yang berlaku di Sistem Suria kita. Tetapi wilayah-wilayah ini jauh lebih sukar untuk disiasat, jadi kita harus lebih pintar tentang bagaimana kita mencari dunia ini dengan kumpulan data sekarang dan hampir masa depan. "
Sementara itu, kita pasti dapat merasa gembira dengan kenyataan bahawa exomoon pertama telah dijumpai. Walaupun keputusan ini menunggu tinjauan rakan sebaya, pengesahan bulan ini akan memberi peluang penyelidikan tambahan untuk sistem Kepler-1625. Fakta bahawa bulan ini mengorbit dalam zon layak didiami bintang juga merupakan ciri menarik, walaupun kemungkinan bulan itu tidak dapat dihuni.
Namun, kemungkinan bulan yang dapat dihuni mengorbit gergasi gas tentu menarik. Adakah itu terdengar seperti sesuatu yang mungkin muncul dalam beberapa filem fiksyen sains?
