Astrofysiker vid universitetet i Zürich, ETH Zürich och NCCR PlanetS visar hur Uranus iskalla månar föddes. Deras resultat tyder på att sådana potentiellt beboeliga världar är mycket rikligare i universum än man tidigare trott. De oöverträffade komplexa datorsimuleringarna utfördes vid Swiss National Supercomputing Center (CSCS) i Lugano.

Solsystemet har många mån-planetsystem:Jorden, Mars, Jupiter, Saturnus, Neptunus och Uranus har alla naturliga satelliter. Men är månar vanliga även kring exoplaneter som kretsar kring andra stjärnor?

"Detta är ett spännande problem i dagens astronomi, vilket är svårt att svara på just nu, säger Judit Szulágyi, en senior forskarassistent vid universitetet i Zürich och ETH Zürich. Den historiska upptäckten av en första exomoon -kandidat tillkännagavs i oktober 2018 av en amerikansk grupp, men bekräftelsen av detta system pågår fortfarande.

Med deras arbete nu publicerat i Astrofysiska tidskriftsbrev Judit Szulágyi och hennes kollegor Marco Cilibrasi och Lucio Mayer båda från universitetet i Zürich är ett steg närmare att lösa mysteriet om hur många exomuner det kan finnas och hur de är.

Forskarna fokuserade på planeterna Uranus och Neptunus, isjättar med nästan 20 gånger jordens massa, men som är mycket mindre än Jupiter och Saturnus. Uranus har ett system med fem stora månar. Neptunus, å andra sidan, har bara en major, mycket tung satellit, Triton. "Det är spännande att dessa två väldigt lika planeter har helt olika månsystem, indikerar en helt annan bildningshistoria, " förklarar Judit Szulágyi.

Astrofysikerna tror att Triton fångades av Neptunus - en relativt sällsynt händelse. Men Uranus månar ser mer ut som Saturnus och Jupiters system som tros ha sitt ursprung i en gasformig skiva runt planeterna i slutet av deras bildning.

Simuleringar med superdator

"Man trodde att Uranus och Neptunus är för lätta för att bilda en sådan skiva, " säger astrofysikern. Därför, forskare ansåg att Uranus månar kunde ha bildats efter en kosmisk kollision, liknande bildningen av jordens måne, också en relativt sällsynt händelse. Nu, forskarna har motbevisat denna idé. Deras extremt komplexa datorsimuleringar avslöjar att, faktiskt, Uranus och Neptunus gjorde sina egna gasdammskivor medan de fortfarande bildades. Beräkningarna genererade isiga månar på plats som är mycket lika i sammansättning med de nuvarande uranska satelliterna. Från simuleringarna utförda av superdatorn Mönch vid CSCS, det är tydligt att Neptunus ursprungligen också kretsade runt av ett Uranus-liknande system av flera månar, som måste ha utplånats under fångsten av Triton.

Den nya studien har större konsekvenser för månar i allmänhet. "Om isjättar också kan bilda sina egna satelliter, det betyder att populationen av månar i universum är mycket rikligare än man tidigare trott, "säger Dr.Szulágyi. Isjättar och mini-Neptunus-planeter upptäcks ofta av exoplanetundersökningar, så denna planetmassakategori är mycket frekvent. "Vi kan därför förvänta oss många fler exomoonfyndigheter under det kommande decenniet, ", säger astrofysikern.

Detta fynd är också extremt spännande med tanke på att söka efter beboeliga världar. I vårt solsystem, de två huvudsakliga målen för att söka efter utomjordiskt liv är isiga månar av Jupiter och Saturnus, Europa och Enceladus. De tros båda hysa flytande vattenhav under sina tjocka isskorpor. "De här haven under ytan är uppenbara platser där liv som vi vet potentiellt skulle kunna utvecklas, " säger Judit Szulágyi. "Så en mycket större population av isiga månar i universum betyder fler potentiellt beboeliga världar där ute än vad man hittills föreställt sig. De kommer att vara utmärkta mål för att söka efter liv utanför solsystemet."