Non molto tempo fa gli astronomi hanno iniziato a scoprire i primi pianeti attorno ad altre stelle. Sorprendentemente, il potenziale per farlo potrebbe non essere così lontano.
Prima di esplorare come potremmo rilevare i satelliti di pianeti distanti, gli astronomi devono prima tentare di capire cosa potrebbero cercare. Fortunatamente, questa domanda si lega bene alla comprensione in rapido sviluppo di come si formano i sistemi solari.
In generale, ci sono tre meccanismi attraverso i quali i pianeti possono ottenere i satelliti. Il più semplice è per loro semplicemente formare insieme da un singolo disco di accrescimento. Un altro è che un impatto enorme potrebbe far cadere il materiale da un pianeta che si trasforma in un satellite, poiché gli astronomi credono che sia accaduto con la nostra Luna. Alcune stime hanno indicato che tali impatti dovrebbero essere frequenti e fino a 1 su 12 pianeti simili alla Terra potrebbero aver formato lune in questo modo. Infine, un satellite può essere un asteroide o una cometa catturati, come è probabile per molte delle lune di Giove e Saturno.
Ognuno di questi casi produce una diversa gamma di masse. I corpi catturati sono probabilmente i più piccoli e quindi è improbabile che siano rilevabili nel prossimo futuro. Si prevede che le lune generate dall'impatto siano in grado di formare corpi con solo il 4% della massa totale del pianeta e, come tali, sono piuttosto limitate. Si pensa che le lune più grandi si formino nei dischi attorno a formare Giove come pianeti. Questi sono i più probabili essere rilevabili.
Il primo metodo con cui gli astronomi possono rilevare tali lune è attraverso i cambiamenti che farebbero nel traballare della stella che è stato finora utilizzato per rilevare molti pianeti extrasolari. Gli astronomi hanno già studiato come una coppia di stelle binarie può influenzare un sistema stellare binario che può avere su una terza stella in orbita. Se la stella binaria viene scambiata per un pianeta e una luna si scopre che i sistemi più facili da rilevare sono enormi lune che sono distanti dal pianeta, ma vicino alla stella madre. Tuttavia, tranne in casi estremi, la quantità di oscillazione che la coppia potrebbe indurre nella stella è così piccola che sarebbe sommersa dal movimento convettivo della superficie della stella, rendendo quasi impossibile il rilevamento attraverso questo metodo.
Gli astronomi hanno iniziato a rilevare un gran numero di esopianeti per transito, in cui il pianeta provoca piccole eclissi. Gli astronomi potrebbero anche rilevare la presenza di lune in questo modo? In questo caso, il limite di rilevazione si baserebbe nuovamente sulla dimensione della luna. Attualmente, il Kepler il satellite dovrebbe rilevare pianeti simili in massa alla Terra. Se esistono lune attorno a un pianeta super-gioviano che hanno dimensioni simili alla Terra, anche loro dovrebbero essere rilevate. Tuttavia, formare lune così grandi è difficile. La luna più grande del sistema solare a Ganimede, che è il 40% del diametro della Terra, mettendola modestamente al di sotto delle soglie di rilevamento attuali, ma potenzialmente alla portata di future missioni esopianeta.
Tuttavia, il rilevamento diretto delle eclissi causate dai transiti non è l'unico modo in cui i transiti potrebbero essere utilizzati per scoprire gli exomoon. Negli ultimi anni, gli astronomi hanno iniziato a usare l'ondulazione di altri pianeti su quelli che avevano già scoperto per inferire l'esistenza di altri pianeti nel sistema allo stesso modo in cui il rimorchio gravitazionale di Nettuno su Urano ha permesso agli astronomi di prevedere l'esistenza di Nettuno prima è stato scoperto. Una luna sufficientemente massiccia potrebbe causare variazioni rilevabili quando il transito del pianeta inizierà e finirà. Gli astronomi hanno già usato questa tecnica per porre limiti alla massa di potenziali lune attorno agli esopianeti HD 209458 e OGLE-TR-113b rispettivamente a 3 e 7 masse terrestri.
Il primo esopianeta scoperto fu scoperto attorno a una pulsar. Il tiro di questo pianeta ha causato la variazione della pulsazione regolare del battito della pulsar. Le pulsar battono spesso da centinaia a migliaia di volte al secondo e, come tali, sono indicatori estremamente sensibili della presenza di pianeti. La pulsar PSR B1257 + 12 è nota per ospitare un pianeta che è solo lo 0,04% della massa della Terra, che è ben al di sotto della soglia di massa di molte lune. Pertanto, le variazioni di questi sistemi, causate dalle lune, sarebbero potenzialmente rilevabili con la tecnologia attuale. Gli astronomi l'hanno già usato per cercare lune intorno al pianeta in orbita attorno al PSR B1620-26 e hanno escluso le lune di oltre il 12% della massa di Giove all'interno di metà di un'unità astronomica (la distanza tra la Terra e il Sole o 93 milioni di miglia) del pianeta .
L'ultimo metodo con cui gli astronomi hanno rilevato pianeti che potrebbero essere potenzialmente utilizzati per gli esomooni è l'osservazione diretta. Poiché l'imaging diretto degli esopianeti è stato realizzato solo negli ultimi anni, questa opzione è probabilmente ancora lontana, ma le missioni future come il Coronagraph del pianeta terrestre potrebbero metterlo nel regno delle possibilità. Anche se la luna non è completamente risolta, l'offset del centro del punto della coppia potrebbe essere rilevabile con gli strumenti attuali.
Nel complesso, se l'esplosione della conoscenza sui sistemi planetari dovesse continuare, gli astronomi dovrebbero essere in grado di rilevare exomoon nel prossimo futuro. La possibilità esiste già in alcuni casi, come i pianeti pulsar, ma a causa della loro rarità, la probabilità statistica di trovare un pianeta con una luna sufficientemente grande è bassa. Tuttavia, poiché le apparecchiature continuano a migliorare, riducendo le soglie di rilevamento per vari metodi, dovrebbero emergere i primi esomi. Indubbiamente, i primi saranno grandi. Ciò farà sorgere la domanda su quali tipi di superfici e potenziali atmosfere possano avere. A sua volta, ciò ispirerebbe più domande su ciò che potrebbe esistere la vita.
Fonte:
La rilevabilità delle lune dei pianeti extra-solari - Karen M. Lewis
