Je vzdálená planeta hostitelem sopečného měsíce podobného Jupiterovu Io?

Umělecký koncept zobrazuje potenciální vulkanický měsíc mezi exoplanetou WASP-49 b (vlevo) a její mateřskou hvězdou. Nové důkazy naznačující, že mohutný sodíkový oblak pozorovaný v blízkosti planety WASP-49 b není produkován ani planetou, ani hvězdou, přiměly vědce k otázce, zda by jeho původcem nemohl být exoměsíc. Existence měsíce mimo Sluneční soustavu nebyla nikdy potvrzena, ale nová studie pod vedením NASA může poskytnout nepřímý důkaz o existenci takového satelitu.

Nový výzkum provedený v Laboratoři tryskového pohonu NASA odhaluje potenciální známky existence skalnatého, vulkanického měsíce, který obíhá kolem exoplanety vzdálené 635 světelných let od Země. Největším vodítkem je sodíkový oblak, který se podle výsledků výzkumu nachází v blízkosti exoplanety, plynného obra velikosti Saturnu s názvem WASP-49 b, ale mírně se s ní rozchází, ačkoliv k potvrzení chování oblaku je zapotřebí dalšího výzkumu. Ve Sluneční soustavě vytvářejí podobný jev emise plynu z Jupiterova vulkanického měsíce Io.

Přestože zatím nebyl potvrzen žádný exoměsíc (měsíc planety mimo Sluneční soustavu), bylo identifikováno několik kandidátů. Je pravděpodobné, že tito planetární společníci zůstali neodhaleni, protože jsou příliš malí a slabí na to, aby je současné teleskopy dokázaly odhalit.

Oblak sodíku kolem WASP-49 b byl poprvé detekován v roce 2017 a upoutal pozornost Apurvy Ozy, bývalého postdoktoranda v Laboratoři tryskového pohonu NASA, který nyní pracuje jako vědecký pracovník na Caltechu, jenž řídí JPL. Oza strávil roky zkoumáním toho, jak lze exoměsíce detekovat prostřednictvím jejich vulkanické aktivity. Například Io, nejvulkaničtější těleso Sluneční soustavy, neustále chrlí oxid siřičitý, sodík, draslík a další plyny, které mohou kolem Jupiteru vytvářet rozsáhlá mračna o poloměru až 1000krát větším než poloměr této obří planety. Je možné, že astronomové pozorující jinou hvězdnou soustavu by mohli objevit podobný oblak plynu, jako je kolem Io, i kdyby byl samotný měsíc příliš malý na to, aby byl vidět.

Jak WASP-49 b, tak její hvězda jsou složeny převážně z vodíku a helia se stopovým množstvím sodíku. Ani jeden z nich neobsahuje dostatečné množství sodíku, aby bylo možné vysvětlit vznik oblaku, který podle všeho pochází ze zdroje produkujícího zhruba 100 000 kg sodíku za sekundu. I kdyby hvězda nebo planeta dokázala vyprodukovat takové množství sodíku, není jasné, jaký mechanismus by ho mohl vyvrhnout do vesmíru.

Mohl by být zdrojem sopečný exoměsíc? Oza a jeho kolegové se na tuto otázku pokusili odpovědět. Práce se okamžitě ukázala jako náročná, protože z tak velké vzdálenosti se hvězda, planeta a mrak často překrývají a zaujímají stejný malý, vzdálený bod v prostoru. Tým tedy musel systém sledovat v průběhu času.

Oblak v pohybu
Jak je podrobně popsáno v nové studii publikované v časopise Astrophysical Journal Letters, bylo nalezeno několik důkazů, které naznačují, že oblak je vytvářen samostatným tělesem obíhajícím kolem planety, ačkoliv k potvrzení chování oblaku je zapotřebí dalšího výzkumu. Například dvakrát jejich pozorování naznačila, že oblak se náhle zvětšil, jako by byl doplňován, když nebyl vedle planety.

Pozorovali také, že se mrak pohybuje rychleji než planeta, což by se zdálo nemožné, pokud by nebyl generován jiným tělesem, které by se pohybovalo nezávisle na planetě a rychleji než ona. „Myslíme si, že je to opravdu zásadní důkaz,“ řekl Oza. „Oblak se pohybuje opačným směrem, než jakým by se podle fyziky měl pohybovat, kdyby byl součástí atmosféry planety.“

Přestože tato pozorování výzkumný tým zaujala, tvrdí, že by potřeboval systém pozorovat delší dobu, aby si byl jistý oběžnou dráhou a strukturou oblaku.

Šance na sopečné mraky
Vědci při svém pátrání využili Velmi velký teleskop (VLT) Evropské jižní observatoře v Chile. Ozaova spoluautorka Julia Seidelová, výzkumná pracovnice observatoře, zjistila, že oblak se nachází vysoko nad atmosférou planety, podobně jako oblak plynu, který vytváří Io kolem Jupitera.

Použili také počítačový model, aby ilustrovali scénář exoměsíce a porovnali ho s daty. Exoplaneta WASP-49 b obíhá kolem hvězdy každých 2,8 dne s pravidelností podobnou hodinám, ale oblak se objevoval a mizel za hvězdou nebo za planetou ve zdánlivě nepravidelných intervalech. Pomocí svého modelu Oza a kolektiv ukázali, že měsíc s osmihodinovou oběžnou dobou kolem planety by mohl vysvětlit pohyb a aktivitu oblaku, včetně toho, že se někdy zdánlivě pohyboval před planetou a nezdálo se, že by byl spojen s určitou oblastí planety.

„Důkazy jsou velmi přesvědčivé, že tento oblak vytváří něco jiného než planeta a hvězda,“ uvedla Rosaly Lopesová, planetární geoložka z JPL, která je spolu s Ozou autorkou studie. „Detekce exoměsíce by byla zcela mimořádná a díky Io víme, že vulkanický exoměsíc je možný.“

Násilný konec
Na Zemi jsou sopky poháněny teplem v jádře, které zůstalo z doby vzniku planety. Naproti tomu sopky na Io jsou poháněny gravitací Jupitera, který měsíc stlačuje, když se k planetě přibližuje, a pak snižuje své „sevření“, když se měsíc vzdaluje. Toto stlačování zahřívá nitro malého měsíce, což vede k procesu zvanému slapový vulkanismus.

Pokud má WASP-49 b měsíc podobné velikosti jako Země, Oza a jeho tým odhadují, že rychlý úbytek hmoty v kombinaci s gravitačním tlakem planety nakonec způsobí jeho rozpad.

„Jestliže tam měsíc skutečně je, bude to mít velmi destruktivní konec,“ řekl Oza.

Zdroj: https://www.nasa.gov/universe/exoplanets/does-distant-planet-host-volcanic-moon-like-jupiters-io/ a https://www.jpl.nasa.gov/news/does-distant-planet-host-volcanic-moon-like-jupiters-io/

autor: František Martinek