ガスの巨大惑星を周回する地球のようなエキソムーンのアーティストのイメージ。
（画像：©NASA / JPL-Caltech）
昨年の夏、科学者たちは、太陽系の外で発見される最初の月が何であるかを発見したと発表しました。しかし、想定される月の進化に関する新しい研究は、その存在を疑問視しています。
それが存在する場合、月はおそらく海王星サイズの大きな物体であり、さらに大きなガス巨大惑星を周回しています。しかし、扱いにくいシステムは、それがどのように形成されたかについての理解に負担をかけると研究者たちは述べている。
2017年7月、科学者たちはしぶしぶエキソムーンの発見の可能性を発表しました。 NASAのケプラー望遠鏡によって特定された候補惑星は、惑星の星から流れる光に偏った窪みを示し、月の可能性を示唆しています。エキソムーンハンター、ニューヨークのコロンビア大学のデビッドキッピングがハッブル宇宙望遠鏡に異常な活動を追跡する時間を要求した後、さまざまなメディアが調査を調査しました。これにより、キッピングと、潜在的な発見の主任科学者であるコロンビアのアレックスティーキーが、エキソムーンの最初の目撃の可能性を発表しました。
ドイツのマックスプランクインスティテュートの天体物理学者であるルネヘラーは、ケプラーのデータを独自に分析する機会を得ました。潜在的な月のサイズ範囲であるケプラー1625 b-iをからかうことに加えて、彼はその可能な形成方法についても調査しました。 [2017年の最も興味深いエイリアンプラネットの発見]
「ケプラー1625 b-iは実際、エキソムーンに適した候補ではないことが判明した」とヘラー氏はSpace.comに電子メールで伝え、元の研究チームはケプラーのデータだけではあいまいであると述べた。 （だからこそ、ハッブル宇宙望遠鏡を使って追跡する計画が立てられていました。）問題の大部分は、親の星が地球から遠く離れているために暗いように見え、データ品質が低下しているという事実から生じています。
「結論として、ケプラー1625 b-iはこれまでのところ最高のエキソムーン候補の1つですが、それでもまだ良い候補ではありません」とヘラー氏は語った。
「小さな太陽系」
地球の太陽系では、月はかなり一般的です。マーキュリーとビーナスだけがロッキーまたはアイシー衛星を持っていません。私たちの太陽系の月のほとんどは、私たちが知っているように生命に無愛想ですが、3つは潜在的に居住可能です。木星のエウロパには、月の氷の地殻の下に液体の海が含まれています。土星の周りでは、氷の月であるエンケラドスも海をホストしています。一方、スモッグしたタイタンにはメタンとエタンの湖があり、地球とは異なる種類の生命を形成することができました。したがって、太陽系の唯一の居住可能な惑星（地球）は、太陽系の潜在的に居住可能な月よりも数が多いです。
それは他の星の周りの月での生命を探している人にとって良いニュースを意味するかもしれません。私たちが知っているように生命をホストできる惑星がいくつかあるとしても、それらの月は居住可能であることが判明する可能性があるとヘラー氏は述べた。
「挑戦的な面では、月は彼らの惑星よりもかなり小さくて軽いと期待されている」とヘラーは言った。 「これは単に、太陽系の月の観測から学んだことです。」
質量や半径の大きい天体ほど、惑星や月を問わず見つけやすいため、自然の衛星を見つけるのは難しくなります。
ケプラーが惑星を狩るとき、それは科学者が光度曲線と呼ぶもので星から流れる光を見ることによってそうします。 （ケプラーは一度に1つの星を研究するのではなく、一度に数千の星を調べました。）惑星がその星と地球の間を移動すると、星の光が暗くなり、研究者は惑星のサイズを決定できます。研究者は複数のパスを観察して、惑星がその星を周回するのにかかる時間を決定します。
元の研究者が1つのオブジェクト、ケプラー1625 bについて気付いたのは、奇妙な二次的な低下が含まれていることでした。ヘラーは、ケプラーから公開されているデータセットを使用して、星を横切って移動する木星サイズのオブジェクトの3つのトランジットと、オブジェクトを周回する月が原因で発生した可能性のある小刻みを調査しました。
「これらの追加の小刻みが本当に月に由来する場合に限り、光曲線から導出できる惑星-月系のダイナミクスから惑星と月の両方の質量と半径を導き出すことが可能です。 」とヘラー氏は語った。
ヘラーは、巨大な物体は土星よりわずかに重い惑星から茶色の小人まで、核の核融合に点火するのに十分なほど大きくないほとんど星、または非常に低質量の星（VLMS）でさえあると判断しました太陽の10分の1の質量。提案された月は、地球質量のガス衛星から大気のない岩と水の仲間まで及ぶかもしれません。
ヘラーは、巨大惑星または低質量の褐色矮星の周りの海王星-質量エキソムーンは、私たちの太陽系の衛星に見られる質量スケーリング関係と一致しないと結論付けました。プエルトリコ大学の惑星の居住性研究所によると、地球と冥王星はどちらも惑星のサイズに比べて大きな月を持っていますが、太陽系のガス巨人は惑星のサイズの0.01〜0.03パーセントに近い月を持っています。
以前の理論では、この関係はより大きな世界にまで及ぶはずであり、潜在的なエキソムーンの存在を除外しているように思われました。一方、高質量の褐色矮星またはVLMSの周りのミニネプチューンは、その比率とより一致すると、ヘラー氏は述べた。 [月は何でできていますか？]
「主要な通過物体が非常に低質量の星であり、その海王星サイズのコンパニオンが実際に存在することが判明した場合、太陽から地球までの距離にある太陽のような星の周りの軌道に小さな太陽系が見えるでしょう。 。これはそれ自体で何かになります！」ヘラーは言った。
居住可能なエキソムーンの可能性がなくても、小さな太陽系は科学者が世界がどのように形成されるかを理解するのに役立つかもしれないと彼は言った。
「主要な[オブジェクト]が[茶色の小人]または大きな伴侶を持つVLMSである場合、これは星の周りの惑星形成と巨大惑星の周りの月形成の間の魅力的な橋を表すでしょう」とヘラーは言った。
ヘラーは、arXivプレプリントサーバーに研究内容を投稿しました。
月の誕生
月と惑星、または星の見積もりを手にして、ヘラーは月がどのように形成されたかを検討することにしました。
「太陽系の月はそれらのホスト惑星の形成と進化のトレーサーとして役立つ」と彼は新しい論文で述べた。 「したがって、太陽系外惑星の周りの月の発見は、太陽系外惑星の観測だけでは得られない太陽系外惑星の形成と進化に根本的に新しい洞察を与えることが期待できる。」
これを念頭に置いて、ヘラーは太陽系における月形成の3つの異なるモデルを新しい潜在的なエキソムーンに適用しました。
最初に影響を与えたのは、科学者が地球の月が形成されたと考える方法を説明する影響モデルです。大きな体が数十億年前に地球に激突したとき、惑星から彫られた破片が新しい仲間を作りました。ヘラーによれば、このモデルの特徴の1つは、衛星と惑星のサイズ比が高いことです。ホストに比べて提案された月のサイズが大きいことは影響と一致しますが、ホストの惑星または星の質量が地球の太陽系にあるどの惑星の質量よりもはるかに高いことに懸念を表明しました。
月の形成の2番目のモデルでは、惑星が誕生した後に残ったガスと塵からそれらが発達し、これがガス巨人の月のほとんどが形成されたと考えられている方法です。惑星を非常に小さく保つ質量スケーリング比は、完成した惑星の周りのガス不足の環境で発生する月形成の自然な結果であるとヘラーは論文に書いている。同じ関係がこの形成方法を不可能にする、と彼は言った。
「ケプラー1625 bの周りの仲間が確認でき、両方のオブジェクトをガスジャイアントオブジェクトとして検証できる場合、これら2つのガス惑星が巨大な衝撃またはその場での降着によってどのように形成されたのかを理解するのは難しいでしょう。星の周りの彼らの現在の軌道」とヘラーは書いた。
残りの可能性は、遠い世界が海王星サイズの物体を捕らえたということです。ネプチューンの月、トリトン、および両方の火星の月がこのように形成されたと考えられています。エキソムーンはもともと地球サイズのコンパニオンで形成されていた可能性があり、より大きな物体の重力によってエキソムーンから引き離される前に、とヘラーは言った。彼はケプラー1625 bによる海王星の質量の物体の捕獲が惑星の現在の場所で可能であると決定しました。
それでも、そのような捕獲は原則的に可能ですが、ヘラー氏はSpace.comに、シナリオは「非常にありそうもない」と考えていると語った。
科学者たちは現在、地球の太陽の周りの惑星に対するこれら3つの異なる月の形成シナリオを保持していますが、それは、自然の衛星が別の方法で形成できなかったことを意味しません、とヘラーは言った。
「このシステムは、太陽系では見られなかったメカニズムによって実際に形成された可能性がある」とヘラー氏は述べた。
彼は、巨大惑星形成の理論に似た別の理論を提案しました。この理論では、2つのオブジェクトは岩の惑星のバイナリシステムとして始まりました。ペアは、巨大な惑星が形成されるプロセスのように、残された物質のディスクからガスを引き出し、将来の惑星はその月になるであろうガスよりも多くのガスを消費している可能性があります。これは推測であり、2つのオブジェクトは長い時間スケールでは安定しない可能性があると彼は警告しました。
それでも、ケプラー1625bの周りの海王星サイズのエキソムーンが本物である場合、新しいシステムは太陽系外の月の形成を興味深く垣間見る可能性があるとヘラー氏は述べた。
入手可能な研究はケプラーのデータだけではありません。 10月、TeacheeyとKippingはハッブルを使用してシステムを調べました。これらの観察結果は、まもなく発表される予定です。
それまでは、しかし、物事は潜在的なエキソムーンのためによく見えません。
「エキソムーンの異常な主張は、異常な証拠によって裏付けられていない」とヘラー氏は述べた。
