Що відбувається з місяцем, коли його планету викрадають?

У нашій галактиці існує безліч бездомних світів. Рогові планети, вільно плаваючі планети — називайте їх як хочете, але це світи, які були створені в упорядкованих системах навколо звичайних зірок і потім викинуті, чи то через гравітаційний поштовх від сусідньої планети, чи через зірку, що підійшла занадто близько. Однак залишається незрозумілим, що відбувається з місяцями, які були приєднані до цих планет у момент їх вигнання. Викидання — це жорстокий процес, і очікувалося, що місяць буде першим, хто втратить зв'язок.

Яннік Бадо та Симон Портежіс Зварт з Лейденської обсерваторії провели детальне моделювання, вивчаючи близько тридцяти чотирьох тисяч зоряних зустрічей, коли зірка проходить повз планетарну систему під різними кутами і на різних відстанях, відстежуючи долю як планети, так і місяця до самого кінця.

Стандартне зображення рогової планети - величезний світ на самоті в темряві. Зверніть увагу, що тут не вистачає. Нові дослідження свідчать, що в багатьох випадках вигнання не є настільки самотнім, і що місяці часто супроводжують викинуту планету (Credit: NASA/JPL-Caltech)

Вся суть полягає в межі, відомій як радіус Хілла, що є важливим поняттям для розуміння результатів. Навколо кожної планети існує область, де її власна гравітація перевищує притягання зірки, і будь-який місяць повинен залишатися всередині цього радіусу. Можна уявити це як довжину повідця. Положення місяця на цьому повідці визначає його долю. В межах приблизно чотирьох десятих відстані місяці тримаються і залишаються зі своєю планетою. За цією межею зв'язок швидко втрачається, і на півдорозі вже неможливо утримуватися — планета і місяць відділяються під час вигнання і пливуть окремо.

Це дуже хороша новина для місяців, подібних до тих, що ми знаємо. Іо обертається на відстані менше сотих часток радіусу Хілла Юпітера. Якщо уявити сценарій, у якому проходяча зірка викидає Юпітера з Сонячної системи, Іо, Європа, Ганімед і Калісто все ще залишаться разом.

Цікавішим є ще одне відкриття. Місяці, які виживають близько до планети, мають акуратні, майже круглі орбіти, тоді як ті, що лише злегка тримаються, виходять з помітними деформаціями, розтягнутими та нахиленими внаслідок зустрічі. Поштовх від суперника залишає ще грубіші сліди. Це означає, що орбіта рогового місяця несе відбитки того, як відбулося вигнання, і оскільки майже дев'ять з десяти викидів майже не змінюють відстань між планетою і місяцем, можна працювати назад з того, що ви бачите, до того, яким воно було раніше.

Пошкоджена крижана оболонка Європи приховує океан, що залишається рідким завдяки припливам, а не сонячному світлу. Якщо викинути всю юпітерську систему в міжзоряний простір, це джерело тепла продовжить працювати (Credit: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute)

Команда спробувала саме це на реальному кандидатові. Мікролінзинг, зареєстрований як MOA-2011-BLG-262L, може бути роговою планетою з підземним місяцем масою менше Землі, хоча дані наполегливо дозволяють інші інтерпретації. Якщо це так, то, ймовірно, вона почала своє життя на відстані 5.2 астрономічних одиниць від своєї зірки, що, приємно, точно відповідає положенню Юпітера від Сонця.

Цікава думка виникає на основі цього відкриття. Місяць, який стискається і гнеться під впливом гравітації своєї планети, генерує тепло зсередини, без потреби в сонячному світлі. Європа є одним із таких світів і має прихований океан завдяки цьому механізму. Якщо викинути всю сім'ю в міжзоряний простір, припливи продовжать працювати. Десь у темряві може падати Юпітер з теплим, вологим місяцем, і хто знає, можливо, навіть з водними позаземними мандрівниками!