Vad är skillnaden mellan ett planet-satellitsystem som vi har med jorden och månen, kontra en binär planet – två planeter som kretsar kring varandra i en kosmisk do-si-do?

Jag är en astronom som är intresserad av planeter som kretsar kring närliggande stjärnor, och gasjättar – Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus i vårt solsystem - är de största och enklaste planeterna att upptäcka. Det krossande trycket i deras gasiga atmosfär betyder att de sannolikt inte kommer att vara gästvänliga till livet. Men de steniga månarna som kretsar kring sådana planeter kan ha förhållanden som är mer välkomnande. Förra året, astronomer upptäckte en exomåne av planetstorlek som kretsade kring en annan gasjätteplanet utanför vårt solsystem.

I en ny tidning, Jag hävdar att denna exomoon verkligen är vad som kallas en fången planet.

Är den första detekterade "exomonen" verkligen en måne?

Sanna jordanaloger, som kretsar runt solliknande stjärnor, är mycket svåra att upptäcka, även med de stora Keck-teleskopen. Uppgiften är lättare om värdstjärnan är mindre massiv. Men då måste planeten vara närmare stjärnan för att vara tillräckligt varm, och stjärnans gravitationella tidvatten kan fånga planeten i ett tillstånd med en permanent varm sida och en permanent kall sida. Detta gör sådana planeter mindre attraktiva som en potentiell plats som kan hysa liv. När gasjättar som kretsar kring solliknande stjärnor har steniga månar, dessa kan vara mer sannolika platser att hitta liv.

Under 2018, två astronomer från Columbia University rapporterade om den första trevande observationen av en exomoon – en satellit som kretsar kring en planet som själv kretsar kring en annan stjärna. En märklig egenskap var att denna exomoon Kepler-1625b-i var mycket mer massiv än någon måne som finns i vårt solsystem. Den har en massa som liknar Neptunus och kretsar kring en planet som liknar Jupiters storlek.

Astronomer förväntar sig att månar på planeter som Jupiter och Saturnus har massor av bara några få procent av jorden. Men denna nya exomåne var nästan tusen gånger större än motsvarande kroppar i vårt solsystem – månar som Ganymedes och Titan som kretsar kring Jupiter och Saturnus, respektive. Det är mycket svårt att förklara bildandet av en så stor satellit med hjälp av nuvarande modeller av månbildning.

I en ny modell jag utvecklade, Jag diskuterar hur en sådan massiv exomoon formas genom en annan process, där det verkligen är en fången planet.

Alla planeter, stora och små, börja med att samla ihop kroppar i asteroidstorlek för att skapa en stenig kärna. I detta tidiga skede av utvecklingen av ett planetsystem, de steniga kärnorna är fortfarande omgivna av en gasskiva som blivit över från bildningen av moderstjärnan. Om en kärna kan växa tillräckligt snabbt för att nå en massa som motsvarar 10 jordar, då kommer den att ha gravitationsstyrkan att dra in gas från det omgivande rymden och växa till Jupiters och Saturnus massiva storlek. Dock, denna gasansamling är kortlivad, när stjärnan dränerar bort det mesta av gasen i skivan, dammet och gasen som omger en nybildad stjärna.

Om det finns två kärnor som växer i närheten, sedan tävlar de om att fånga sten och gas. Om en kärna blir något större, den får en fördel och kan själv fånga huvuddelen av gasen i grannskapet. Detta lämnar den andra kroppen utan ytterligare gas att fånga upp. Den ökade gravitationskraften från dess granne drar den mindre kroppen in i rollen som en satellit, om än en mycket stor sådan. Den tidigare planeten är kvar som en superstor måne, kretsar runt planeten som slog ut den i kapplöpningen för att fånga gas.

En kvarleva kärna som en tillbakablick i historien

Sett i detta sammanhang, den fångade planeten är osannolikt att vara beboelig. Växande planetkärnor har gashöljen, vilket gör dem mer som Uranus och Neptunus - en blandning av stenar, is och gas som skulle ha blivit en Jupiter om den inte hade blivit så oförskämt avskuren av sin större granne.

Dock, det finns andra implikationer som är nästan lika intressanta. Att studera kärnorna i jätteplaneter är mycket svårt, eftersom de är begravda under flera hundra jordmassor av väte och helium. För närvarande, JUNO-uppdraget försöker göra detta för Jupiter. Dock, Att studera egenskaperna hos denna exomoon kan göra det möjligt för astronomer att se den nakna kärnan av en gigantisk gasformig planet när den tas av sitt gashölje. Detta kan ge en ögonblicksbild av hur Jupiter kan ha sett ut innan den växte till sin nuvarande enorma storlek.

Detta exomoon-system Kepler-1625b-i är precis vid kanten av vad som är detekterbart med nuvarande teknologi. Det kan finnas många fler sådana här objekt som skulle kunna avslöjas med framtida förbättringar av teleskopets kapacitet. När astronomernas folkräkning av exoplaneter fortsätter att växa, system som exomoonen och dess värd belyser en fråga som kommer att bli viktigare när vi går framåt. Denna exomoon avslöjar att egenskaperna hos en planet inte enbart är en konsekvens av dess massa och position, men kan bero på dess historia och miljön där den bildades.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.