Dies sind die besten Orte, um nach bewohnbaren Exomonden zu suchen

Dies sind die besten Orte, um nach bewohnbaren Exomonden zu suchen

Der beste Kandidat für einen Exomond, den wir bisher haben, befindet sich im Kepler-1625-System. Einige Beweise zeigen, dass ein gasförmiger Exomond von der Größe von Neptun einen noch größeren Gasriesen namens Kepler 1625b umkreist. Andere Beweise widersprechen der Feststellung. Bildnachweis: NASA, ESA und L. Hustak (STScI)

Unser Sonnensystem umfasst acht Planeten und mehr als 200 Monde. Die große Mehrheit dieser Monde hat keine Chance, bewohnbar zu sein, aber einige von ihnen – Europa und Enceladus zum Beispiel – sind starke Kandidaten für die Suche nach Leben.

Ist das in anderen Sonnensystemen auch so?

Monde in unserem Sonnensystem zeigen so viel Vielfalt wie Planeten, vielleicht mehr. Es gibt Monde, auf denen eine mehrere zehn Kilometer dicke Eisschicht einen warmen Ozean verbirgt. Es gibt einen Mond mit stabilen Oberflächenflüssigkeiten. Es gibt einen Mond, der nahezu konstante vulkanische Aktivität erfährt.

Einige Monde entstanden durch Akkretion. Mindestens ein Mond, der Erdmond, ist aus einer Kollision zwischen Protoplaneten entstanden. Einige Monde sind wahrscheinlich eingefangene Asteroiden. Einige Monde könnten Objekte des Kuipergürtels sein. Es gibt Monde, die größer sind als einige der Planeten, und Monde, die so klein sind, dass sie kaum noch Monde sind.

Die Suche nach bewohnbaren Welten konzentriert sich auf Exoplaneten, hauptsächlich weil wir Exomonde nicht sehen können. Aber Exoplaneten müssen Exomonde haben, wenn unser Sonnensystem irgendein Hinweis darauf ist. „Obwohl keine Exomonde bekannt sind, haben wir keinen Grund anzunehmen, dass die Mondbildung nicht auf die gleiche Weise erfolgt wie im Sonnensystem“, schreiben die Autoren einer neuen Studie. Und es kann weit mehr Exomonde als Exoplaneten geben. Gibt es eine Möglichkeit, zu verstehen, welche Exomonde vielversprechende Ziele bei der Suche sind? Bewohnbarkeit?

Dies sind die besten Orte, um nach bewohnbaren Exomonden zu suchen

Wir haben vielleicht noch keine Exomonde gefunden, aber das hindert uns nicht daran, sie uns vorzustellen. Dies ist die Vorstellung eines Künstlers von einem erdähnlichen Exomond, der einen gasförmigen Planeten umkreist. Bildnachweis: Avatar, 20th Century Fox

Das sehen die Autoren der neuen Studie so. Die Studie ist im “Eine Zielliste für die Suche nach bewohnbaren Exomonden” erschienen Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society (MNRAS.) Hauptautorin ist Vera Dobos, Astronomin am Kapteyn Astronomical Institute der Universität Groningen, Niederlande.

Was wir über die Bewohnbarkeit von Exoplaneten und Exomonden wissen, wird von dem, was wir nicht wissen, in den Schatten gestellt. Studien wie diese sind einige unserer ersten Versuche, die Bewohnbarkeit von Exomonden zu verstehen. Wir haben noch nicht einmal unseren ersten Exomond gefunden, aber das werden wir bald. (Es sah so aus, als hätten Astronomen 2018 einen gefunden, aber jetzt ist es ungewiss.) Studien wie diese helfen der Wissenschaftsgemeinschaft, sich auf Exomond-Entdeckungen vorzubereiten.

Wenn wir anfangen, sie zu finden, stehen wir möglicherweise vor einer Lawine von Exomond-Entdeckungen. Wie Hauptautor Dobos sagt: „Aus diesem Grund ist es wichtig, bei den ersten Nachweisen grundlegende Kenntnisse über Exomonde zu haben, die bei der Auswahl weiterer Beobachtungsziele helfen.“

Da wir noch keine Exomonde entdeckt haben, untersucht diese Studie die Bewohnbarkeit hypothetischer Exomonde, die bekannte Exoplaneten umkreisen könnten. „Obwohl heute keine Exomonde bekannt sind, ist ihre potenzielle Bewohnbarkeit eine interessante und wichtige Frage“, schreiben die Autoren. Ihre Studie liefert eine Zielliste, um unsere Chancen zu maximieren, potenziell bewohnbare Exomonde zu finden.

Die Studie konzentriert sich auf große felsige Exomonde, die ihre Atmosphären festhalten können. Die Autoren untersuchten auch die Wärme, die Exomonden vom Stern oder Sternen in ihrem Sonnensystem zur Verfügung steht, und die Gezeitenerwärmung. Sie ignorierten die radiogene Erwärmung, die genügend Wärme liefern könnte, um einen unterirdischen Ozean zu erhalten, wie auf Europa und Enceladus und vielleicht anderen.

Dies sind die besten Orte, um nach bewohnbaren Exomonden zu suchen

Diese Zahl aus der Studie zeigt die Bewohnbarkeitswahrscheinlichkeit für Exomonde um bekannte Exoplaneten auf der großen Halbachse – der Ebene der effektiven Sterntemperatur. Es werden nur Exomonde mit mindestens 10% Bewohnbarkeitswahrscheinlichkeit gezeigt. Planeten mit bekannter Masse (mit oder ohne Radiusangabe) sind mit Kreisen markiert, und Planeten nur mit bekanntem Radius sind mit Dreiecken markiert. Die Farben der Markierungen entsprechen dem Anteil der bewohnbaren Monde, und die Größen der Markierungen stellen die Größe der Planeten dar, wie in der Legende gezeigt. Die unterschiedlichen grünen Linien zeigen konservative und optimistische bewohnbare Zonen für die Exoplaneten. Die Legende zeigt nur drei repräsentative Größen (Erde, Neptun und Jupiter), während die Größe der Markierungen im Diagramm auf die tatsächliche Größe der Planeten skaliert ist. Bildnachweis: Dobos et al. 2022

Die Forscher begannen mit der Extrasolar Planets Encyclopedia und schlossen dann Exoplaneten basierend auf den folgenden Kriterien aus:

  • Planeten mit mehr als 13 Jupitermassen.
  • Planeten mit a Host-Star kleiner als 0,08 Sonnenmassen (um Braune Zwerge auszuschließen).
  • Planeten, von denen weder die Umlaufzeit noch die große Halbachse ist bekannt.
  • Planeten, für die keiner der folgenden drei Parameter bekannt ist: Masse, Mindestmasse und Radius.

Nach diesen Ausschlüssen landeten sie bei 4.140 bekannten Exoplaneten. Für jeden dieser Planeten simulierten sie 100.000 Monde. Das Ergebnis ist die Bewohnbarkeitswahrscheinlichkeit für jeden simulierten Mond, die die Forscher als Verhältnis der bewohnbaren Testmonde zu den 100.000 simulierten Monden definieren.

Schließlich identifizierte das Team 234 bekannte Exoplaneten, bei denen die Monde der Exoplaneten eine Bewohnbarkeitswahrscheinlichkeit von ~1 % hatten. (17 der Planeten selbst hatten eine Bewohnbarkeitswahrscheinlichkeit von mehr als 50 %.)

Insgesamt zeigte die Studie, dass höchstwahrscheinlich bewohnbare Monde Planeten in der bewohnbaren Zone ihrer Sterne umkreisen, was nicht überraschend ist. Es zeigte sich auch, dass mehrere massive bekannte Exoplaneten eine hohe Bewohnbarkeitswahrscheinlichkeit für Exomonde haben. Die Studie zeigte, dass Exoplaneten mit stark exzentrischen Umlaufbahnen und/oder hohen Gezeitenheizraten höchstwahrscheinlich bewohnbare Monde für Exoplaneten außerhalb der bewohnbaren Zonen ihrer Sterne beherbergen.

Dies sind die besten Orte, um nach bewohnbaren Exomonden zu suchen

Dieser Screenshot von Eyes on Exoplanets der NASA zeigt HD 7199 b. Laut dieser Studie hat HD 7199 b eine Wahrscheinlichkeit von 64 %, einen bewohnbaren Exomond zu beherbergen. Bildnachweis: NASA

Aber eine Sache modifiziert diese Ergebnisse: die Gastgebersterne. Das Team arbeitete mit der Extrasolar Planets Encyclopedia als Input, und sie listet den Sterntyp für mehr als die Hälfte der darin enthaltenen Exoplaneten nicht auf. Und für die Sterne, die es auflistet, ist ihr aktueller Evolutionszustand nicht aufgeführt. Daher sind einige der Wirtssterne der Bewohnbarkeit nicht förderlich. Selbst wenn die Simulationen zu höheren Bewohnbarkeitswahrscheinlichkeiten für Exomonde im System führen würden, könnte der Stern dies negieren. Nehmen wir jedoch an, ein Stern kontraindiziert die Bewohnbarkeit aufgrund von extremem Aufflackern und Strahlung. In diesem Fall könnte ein Planet mit ausreichend Masse einen Exomond mit einer schützenden Magnetosphäre abschirmen.

Viele andere Faktoren bestimmen die Bewohnbarkeit von Exomonden oder sogar ihre Anwesenheit. Wenn zum Beispiel Planeten wandern, können sie ihre Monde verlieren. Einige Monde können dies überleben, abhängig von den physikalischen und orbitalen Parametern des Planeten und der Mond, und einige Monde könnten in Umlaufbahnen um einen neuen Planeten eingefangen werden. Aber diese Faktoren sind nicht Gegenstand dieser Arbeit.

Diese Arbeit führt zu einer Tabelle von Exoplaneten, die mit hoher Wahrscheinlichkeit potenziell bewohnbare Monde beherbergen. Unter den Exoplaneten mit den höchsten Wahrscheinlichkeiten sind einige, die Leser vielleicht wiedererkennen.

Kepler-459 b ist der Planet mit der höchsten Wahrscheinlichkeit, bewohnbare Exomonde abzuspritzen. Es ist ein Sub-Jupiter, der alle 854 Tage einen sonnenähnlichen Stern umkreist. Die Bewohnbarkeitswahrscheinlichkeit von Kepler-459 b im Exomond beträgt 70 %. Kepler Kepler-456 b ist ebenfalls ein Sub-Jupiter, der einen Stern umkreist, der ungefähr die gleiche Masse wie die Sonne hat, aber seine Umrundung dauert 1320 Tage. Die Bewohnbarkeitswahrscheinlichkeit von Kepler-456 b beträgt 69 %.

Dritter auf der Liste ist HD 7199 b. Es ist ein Gasriese, der alle 1,7 Jahre seinen sonnenähnlichen Stern umkreist. Die Wahrscheinlichkeit der Bewohnbarkeit des Exomonds von HD 7199 b beträgt 64 %.






Weiter unten auf der Liste steht Kepler-458 b, die erste felsige Supererde, die innerhalb der bewohnbaren Zone um einen sonnenähnlichen Stern gefunden wurde. Es wird manchmal als Cousin der Erde oder Erde 2.0 bezeichnet. Seine Exomond-Bewohnbarkeitswahrscheinlichkeit beträgt 60%. Dann gibt es noch Kepler-62f. Kepler-62f gilt als einer der vielversprechendsten bewohnbaren Exoplanet Kandidaten, vor allem weil er einen sehr stabilen, extrem langlebigen Stern umkreist. Seine Exomond-Bewohnbarkeitswahrscheinlichkeit beträgt 53%.

Auch Proxima Centauri schafft es auf die Liste. Sein Status als bestätigter Exoplanet wird diskutiert, aber er erregt Aufmerksamkeit, weil er uns so nahe ist. Mit einer Bewohnbarkeitswahrscheinlichkeit des Exomonds von 14 % steht er am Ende der Liste.

Leider haben viele Exoplaneten mit hoher Bewohnbarkeitswahrscheinlichkeit für Exomonde sehr lange Umlaufzeiten von mehreren hundert Tagen oder länger. Das macht die Beobachtung der Planeten und die Suche nach Exomonden schwierig. Andere, wie der oben erwähnte Kepler-62f, haben kürzere Umlaufzeiten von nur ein paar hundert Tagen. Die Umlaufzeit von Kepler-62f von 268 Tagen macht es zu einem faszinierenden Ziel bei der Jagd nach Exomonden.

Viele der Exoplaneten auf der Liste sind große Gasriesen. Sie könnten mehrere Exomonde beherbergen, von denen einige so groß sind wie die kleinen Planeten in unserem Sonnensystem. Als Galileo sein Teleskop auf Jupiter richtete, fand er vier große Monde. Seine Entdeckung war ein großer Moment in der Geschichte. Vielleicht wird unsere erste Exomond-Erkennung ähnlich sein, und wir werden unsere ersten vier auf einmal finden.

Eines Tages werden wir die Technologie und Methodik haben, um Exomonde leichter zu finden. Wir könnten bald Tausende oder sogar Zehntausende von Exomonden kennen. Diese Studie könnte Astronomen bei der Entscheidung helfen, wo sie in diesem Fall am besten nach bewohnbaren suchen.


Astronomen finden Hinweise auf einen zweiten Supermond jenseits unseres Sonnensystems


Mehr Informationen:
Vera Dobos et al, Eine Zielliste für die Suche nach bewohnbaren Exomonden, Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society (2022). DOI: 10.1093/mnras/stac1180

Zur Verfügung gestellt von
Universum heute


Zitieren: This are the best places to search for habitable exomoons (2022, 12. Mai), abgerufen am 12. Mai 2022 von https://phys.org/news/2022-05-habitable-exomoons.html

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