Diğer güneş sistemlerinde uzak ötegezegenlerin yörüngesinde dönen uydular olan doğrulanmış bir ekomoon yoktur. Birkaç aday var ama hiçbiri barajı aşamadı ve onaylanmış olarak kabul edilmedi. Ama var olmaları gerekir. Aylar güneş sistemimizde yaygındır, dolayısıyla başka bir yerde bulunmamaları son derece tuhaf olurdu.
Güneş sistemimizdeki aylar arasında Dünya’nın ayı özeldir.
Dünya’ya göre çok büyük ve varlığı Dünya’nın yaşanabilir kalmasına yardımcı oldu. Gezegenimizin eksen eğimini dengeler, bu da yaşama daha uygun bir iklim ve mevsimlerin oluşmasına yardımcı olur. Aynı zamanda okyanuslarda gelgitler oluşturarak kıyı bölgelerinin biyolojik çeşitliliğe ve zenginliğe sahip olmasına yardımcı olur.
Yaşanabilir bölgelerdeki diğer karasal gezegenler ekomoonlara ev sahipliği yapıyor mu? Yaşam koşullarının oluşmasına da yardımcı olabilirler mi? Yeni araştırmanın odak noktası budur.
Başlığı “Gelgitle Parçalanmış: Neden En Yaygın Yıldızlarda Büyük, Yaşanabilir Bölgeli Uydular Yok Olabilir?” The’de yayınlanacak Astronomi Dergisi ve baş yazar Arlington’daki Texas Üniversitesi Fizik Bölümü’nden Shaan Patel’dir. Araştırma şu adreste mevcut: arXiv ön baskı sunucusu.
M-cüceler (kırmızı cüceler) Samanyolu’ndaki en yaygın yıldız türüdür ve yaşanabilir bölgelerinde kayalık ötegezegenlere ev sahipliği yaptıkları bilinmektedir. Ancak kırmızı cüceler küçük ve sönüktür ve yaşanabilir bölgeleri güneşimiz gibi diğer parlak yıldızlardan daha yakındır. Diğer şeylerin yanı sıra bu, bu gezegenlerin muhtemelen gelgit açısından kilitlenmiş olduğu anlamına gelir.
Araştırmacılar, “Son yıllarda, HZ gezegenlerinin yörüngesinde dönen ve özellikle M-cüce sistemleri içindeki dış uyduların araştırılması, artan ilgiyi topladı ve bu tür sistemlerde dış uyduların var olması için gerekli koşulların incelenmesini hayati hale getirdi” diye yazıyor.
Gökbilimcilere kayalık ötegezegen TOI-700d çevresinde bir ötegezegen aramak için JWST gözlem süresi verilmiş olması da bunu doğruluyor. Bu gezegenin Ay benzeri bir aya ev sahipliği yaptığından şüpheleniliyor.
Araştırmacılar, uyduları olan kayalık gezegenlerin bu koşullarda ne durumda olduğunu anlamak için N-cisim simülasyonlarını kullandılar.
Yazarlar, “M-cücelerin yaşanabilir bölgesindeki (HZ) Dünya benzeri gezegenler yakın zamanda dış uydu arayışında hedef alındı” diye yazıyor. “Üç cisim etkileşimlerinin ve gelgit kuvvetlerinin etkilerini hesaba katarak büyük (Ay benzeri) uyduların stabilitesini ve ömrünü inceliyoruz…” diye açıklıyorlar.
Simülasyonlarında ev sahibi gezegenin kütlesini ve yarı ana eksenini değiştirdiler. Exomoonların ne zaman kararsız hale geldiğini belirlemek istediler. Kararsızlıkları ev sahibi gezegenin Hill küresiyle bağlantılı. Hill küresi, ev sahibi gezegenin ay üzerindeki çekimsel etkisini tanımlıyor ve araştırmacılar, Hill küresi ne kadar büyükse, ayın kaçması için o kadar fazla zaman gerektiğini, bunun da sezgisel olarak mantıklı olduğunu buldu.
Sonuçlar, bu tür sistemlerde ekomoonların ne kadar olası olmadığını gösteriyor.
Araştırmacılar, “Bulgularımız, M-cüce sistemlerindeki HZ Dünya benzeri gezegenlerin, varoluşlarından sonraki ilk milyar yıl içinde büyük (Ay benzeri) ayları (eğer oluştuysa) kaybedeceklerini gösteriyor” diye açıklıyor.
M-cücenin türü sonucu etkiler ve M0’dan M9’a kadar 10 sınıflandırma vardır. Sınıflandırmalar bir yıldızın sıcaklığını yansıtır ve bu da HZ’nin konumunu etkiler. Ve bu da yıldız gelgitlerinin gücünü ve onların ekomoonlar üzerindeki gücünü etkiliyor.
Yazarlar şöyle yazıyor: “M4 cücelerinin HZ’si etrafında dönen yıldız-gezegen-ay sistemlerine ilişkin 200 Myr’lık sayısal simülasyonlarımız, tipik ay ömrünün 10 Myr’den az olduğunu gösteriyor; bu, astrobiyolojik, jeolojik veya astrofiziksel zaman çizelgeleriyle karşılaştırıldığında çok kısa.” Buna dayanarak araştırmacılar, M5 ila M9 yıldızları çevresindeki HZ’lerdeki benzer sistemlerin uydularını bundan daha erken kaybetmesini beklediklerini söylüyorlar.
Önceki araştırmalar, devasa dış uyduların muhtemelen aşırı gelgit ısınmasına maruz kaldığını ve bunun da onları yaşanmaz hale getireceğini gösteriyor. Yazarlar şöyle açıklıyor: “Bulgularımızla birlikte bu, M-cüce sistemlerindeki ekomoonların genel kırılganlığına işaret ediyor.”
Bu düzenlemelerin genel istikrarsızlığına rağmen, büyük bir ayın uzun süre hayatta kalabileceği bazı durumlar vardır. Araştırmacılar, “Büyük bir ayın ömrü, M0 cücesinin yörüngesindeki yaşanabilir Dünya kütlesindeki bir gezegenin yörüngesinde dönerse 1 Gyr’e ulaşabilir” diye yazıyor. Ancak bu, HZ’nin daha da genişlediği özel bir konfigürasyondur.
Bu, “ev sahibi gezegendeki yıldız gelgitini zayıflatıyor ve gelgit eyleminin büyük bir kısmını, ev sahibi gezegeni hayal kırıklığına uğratan ayın gelgitine bırakıyor” diye açıklıyorlar. Bu durumda, eğer ev sahibi gezegen iki Dünya kütlesine sahip olsaydı, Ay en fazla 1,35 milyar yıl yaşayabilirdi. Bağlam açısından bu, oksijenin Dünya atmosferinde yeni birikmeye başladığı zamana karşılık gelir.
Yazarlar, çok nadir durumlarda bir ekomonun 5 milyar yıldan daha uzun süre devam edebileceğini kabul ediyor. Ayrıca Ceres veya Phobos büyüklüğündeki çok daha küçük uyduların uzun süre hayatta kalabileceğini ancak tespit etme yeteneğimizin ötesinde olduğunu belirtiyorlar.
Yaşanabilir Dünyalar Gözlemevi inşa edildiğinde ve inşa edildiğinde dış uyduların tespiti hız kazanabilir. Başlıca görevi yaşanabilir Dünya benzeri ötegezegenleri bulmak olacaktır. Ancak 6 ila 8 metrelik aynası, en azından bazı durumlarda ekomoonları tespit etmesine de olanak tanıyor.
Dev Magellan Teleskobu da oyunun kurallarını değiştirebilir. Gözlemlere 2030’larda başlanacak ve 24,5 metrelik kompozit aynaya sahip olacak. Dış gezegenleri doğrudan görüntüleyebilecek ve dış uyduları tespit edebilecek.
Bu çalışma M cücelerine odaklandı çünkü bunlar en yaygın yıldız türü ve birçok kayalık dünyaya ev sahipliği yapıyor. Ancak HZ’nin yıldızdan çok daha uzakta olduğu başka yıldız türleri de var. Bu HZ gezegenlerinden bazılarının milyarlarca yıl boyunca ekomoonlara ev sahipliği yapması mümkün olabilir.
Bu aylar, tıpkı Ay’ın Dünya için yaptığı gibi, gezegenlerini yaşanabilir hale getirmeye yardımcı olabilir. Veya bazı aylar yaşanabilir olabilir. Hala güneş sistemimizdeki bazı buzlu okyanus uydularının yaşanabilir olup olmadığını görmeyi bekliyoruz. Diğer güneş sistemleri için bunu göz ardı edemeyiz.
