Det var inte så länge sedan som astronomer började upptäcka de första planeterna runt andra stjärnor. Överraskande nog är potentialen för att göra det inte så långt borta.
Innan de utforskar hur vi kan upptäcka satelliter på avlägsna planeter, måste astronomer först försöka få en förståelse för vad de kan leta efter. Lyckligtvis binder denna fråga väl till den snabbt växande förståelsen för hur solsystem bildas.
I allmänhet finns det tre mekanismer genom vilka planeter kan få satelliter. Det enklaste är för dem att helt enkelt bildas tillsammans från en enda ackretionsskiva. En annan är att en massiv påverkan kan slå material från en planet som formas till en satellit som astronomer tror hänt med vår egen måne. Vissa uppskattningar har visat att sådana effekter borde vara frekventa och så många som 1 av 12 jordliknande planeter kan ha bildat månar på detta sätt. Slutligen kan en satellit vara en fångad asteroid eller komet, vilket sannolikt är för många av Jupiter och Saturns månar.
Var och en av dessa fall producerar ett annat antal massor. Fångade kroppar är sannolikt de minsta och därför är det troligt att de inte kan upptäckas inom en snar framtid. Impaktgenererade månar förväntas endast kunna bilda kroppar med 4% av planets totala massa och som sådana är också ganska begränsade. De största månarna tros bildas i skivorna runt att bilda Jupiter som planeter. Dessa är mest troligt att detekteras.
Den första metoden med vilken astronomer kan upptäcka sådana månar är av de förändringar de skulle göra i vinglingen av stjärnan som hittills har använts för att upptäcka många extrasolära planeter. Astronomer har redan studerat hur ett par binära stjärnor kan påverka ett binärt stjärnsystem kan ha på en tredje stjärna det kretsar runt. Om den binära stjärnan byts ut för en planet och en måne visar det sig att de enklaste systemen att upptäcka är massiva månar som är avlägsna från planeten, men nära moderstjärnan. Men utom i extrema fall är mängden slingrande som paret kan orsaka i stjärnan så liten att den skulle bli överbelastad av den konvektiva rörelsen på stjärnans yta, vilket gör detektering genom denna metod nästan omöjlig.
Astronomer har börjat upptäcka ett stort antal exoplaneter genom transiter, där planeten orsakar mindre förmörkelser. Kan astronomer också upptäcka månens närvaro på detta sätt? I detta fall skulle gränsen för detektering återigen vara baserad på månens storlek. För närvarande Kepler satellit förväntas upptäcka planeter som liknar massan som jorden. Om det finns månar runt en superjovisk planet som också liknar storleken som jorden, bör de också upptäckas. Det är emellertid svårt att bilda månar så stora. Den största månen i solsystemet i Ganymede som är 40% av jordens diameter och sätter den måttligt under nuvarande tröskelvärden, men potentiellt i räckvidd för framtida exoplanetuppdrag.
Direkt upptäckt av förmörkelser orsakade av transiter är emellertid inte det enda sättet transiter kan användas för att upptäcka exomoner. Under de senaste åren har astronomer börjat använda slingrande andra planeter på de som de redan hade upptäckt för att dra slutsatsen om andra planeter i systemet på samma sätt som gravitationsdraget Neptunus på Uranus tillät astronomer att förutse Neptuns existens innan det upptäcktes. En tillräckligt massiv måne kan orsaka detekterbara variationer i när planetens transit skulle börja och sluta. Astronomer har redan använt denna teknik för att placera gränser för massan av potentiella månar kring exoplaneter HD 209458 och OGLE-TR-113b vid 3 respektive 7 jordmassor.
Den första upptäckta exoplaneten upptäcktes runt en pulsar. Turtan på denna planet orsakade variationer i den reguljära pulseringen av pulsarslag. Pulsarer slår ofta hundratals till tusentals gånger per sekund och är som sådan extremt känsliga indikatorer på förekomsten av planeter. Pulsaren PSR B1257 + 12 är känd för att ha en planet som bara är 0,04% av jordens massa, som ligger långt under masströskeln för många månar. Som sådan skulle variationer i dessa system, orsakade av månar, potentiellt detekteras med nuvarande teknik. Astronomer har redan använt den för att söka efter månar runt planeten som kretsar kring PSR B1620-26 och uteslutte månar mer än 12% av Jupiters massa inom en halv astronomisk enhet (avståndet mellan jorden och solen eller 93 miljoner miles) av planeten .
Den sista metoden med vilken astronomer har upptäckt planeter som potentiellt kan användas för exomoner är direkt observation. Eftersom direkt avbildning av exoplaneter bara har förverkligats under de senaste åren, är detta alternativ troligtvis ett sätt att avväga, men framtida uppdrag som Terrestrial Planet Finder Coronagraph kan sätta det i möjligheten. Även om månen inte är fullständigt upplöst, kan förskjutningen av mitten av parets prick vara detekterbar med nuvarande instrument.
Sammantaget, om explosionen av kunskap om planetariska system fortsätter, borde astronomer kunna upptäcka exomoner inom en snar framtid. Möjligheten finns redan för vissa fall, som pulsarplaneter, men på grund av deras sällsynthet är den statistiska sannolikheten för att hitta en planet med en tillräckligt stor måne låg. Men när utrustningen fortsätter att förbättras, vilket gör detektionsgränser lägre för olika metoder, bör de första exomonerna komma i sikte. Utan tvekan kommer de första att vara stora. Detta kommer att få frågan om vilka slags ytor och eventuella atmosfärer de kan ha. Detta skulle i sin tur inspirera till fler frågor om vad livet kan existera.
Källa:
Detekteringen av månar av extrasolplaneter - Karen M. Lewis
