Seit ihrem Einsatz im März 2009 hat die Kepler-Mission Tausende von Kandidaten für einen extra-solaren Planeten entdeckt. Tatsächlich wurden zwischen 2009 und 2012 insgesamt 4.496 Kandidaten entdeckt und die Existenz von 2.337 Exoplaneten bestätigt. Selbst nachdem zwei seiner Reaktionsräder ausgefallen waren, gelang es dem Raumschiff im Rahmen seiner K2-Mission, entfernte Planeten aufzutauchen, weitere 521 Kandidaten zu berücksichtigen und 157 zu bestätigen.
Laut einer neuen Studie, die von zwei Forschern der Columbia University und einem Bürgerwissenschaftler durchgeführt wurde, hat Kepler möglicherweise auch Hinweise auf einen extra-solaren Mond gefunden. Nach dem Durchsuchen von Daten aus Hunderten von Transiten, die von der Kepler-Mission entdeckt wurden, fanden die Forscher einen Fall, in dem ein Transitplanet Anzeichen für einen Satelliten aufwies.
Ihre Studie, die kürzlich online unter dem Titel „HEK VI: Über den Mangel an galiläischen Analoga in Kepler und dem Exomoon-Kandidaten Kepler-1625b I“ veröffentlicht wurde, wurde von Alex Teachey geleitet, einem Doktoranden an der Columbia University und einem Graduate Research Fellow mit die National Science Foundation (NSF). Zu ihm gesellten sich David Kipping, Assistenzprofessor für Astronomie an der Columbia University und Principal Investigator des Projekts The Hunt for Exomoons with Kepler (HEK), und Allan Schmitt, ein Bürgerwissenschaftler.
Dr. Kipping durchsucht seit Jahren im Rahmen der HEK die Kepler-Datenbank nach Hinweisen auf Exomoons. Dies ist angesichts der Möglichkeiten, die Exomoons für die wissenschaftliche Forschung bieten, nicht überraschend. Innerhalb unseres Sonnensystems hat die Untersuchung natürlicher Satelliten wichtige Dinge über die Mechanismen enthüllt, die die frühe und späte Planetenbildung antreiben, und Monde besitzen interessante geologische Merkmale, die häufig auf anderen Körpern zu finden sind.
Aus diesem Grund wird eine Ausweitung dieser Forschung auf die Jagd nach Exoplaneten als notwendig angesehen. Exoplanetenjagdmissionen wie Kepler haben bereits eine Fülle von Planeten aufgetaucht, die konventionelle Vorstellungen darüber in Frage stellen, wie Planetenbildung und welche Arten von Planeten möglich sind. Das bemerkenswerteste Beispiel sind Gasriesen, die beobachtet haben, wie sie sehr nahe an ihren Sternen kreisen (auch bekannt als „Hot Jupiters“).
Daher könnte die Untersuchung von Exomoons wertvolle Informationen darüber liefern, welche Arten von Satelliten möglich sind und ob unsere eigenen Monde typisch sind oder nicht. Wie Teachey dem Space Magazine per E-Mail mitteilte:
„Exomoons könnten uns viel über die Entstehung unseres Sonnensystems und anderer Sternensysteme erzählen. Wir sehen Monde in unserem Sonnensystem, aber sind sie anderswo verbreitet? Wir neigen dazu, dies zu glauben, aber wir können es nicht genau wissen, bis wir sie tatsächlich sehen. Aber es ist eine wichtige Frage, denn wenn wir herausfinden, dass es dort draußen nicht sehr viele Monde gibt, deutet dies darauf hin, dass in den frühen Tagen in unserem Sonnensystem möglicherweise etwas Ungewöhnliches vor sich ging, und dies könnte erhebliche Auswirkungen auf die Entstehung des Lebens auf dem Sonnensystem haben Erde. Mit anderen Worten, ist die Geschichte unseres Sonnensystems in der gesamten Galaxie verbreitet, oder haben wir eine sehr ungewöhnliche Ursprungsgeschichte? Und was sagt das über die Lebenschancen aus, die sich hier ergeben? Exomoons bieten uns Hinweise zur Beantwortung dieser Fragen. “
Darüber hinaus wird angenommen, dass viele Monde im Sonnensystem - darunter Europa, Ganymed, Enceladus und Titan - potenziell bewohnbar sind. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass diese Körper ständig mit flüchtigen Stoffen (wie Stickstoff, Wasser, Kohlendioxid, Ammoniak, Wasserstoff, Methan und Schwefeldioxid) versorgt werden und interne Heizmechanismen besitzen, die die notwendige Energie liefern könnten, um biologische Prozesse anzutreiben.
Auch hier bietet das Studium von Exomoons interessante Möglichkeiten, z. B. ob sie bewohnbar oder sogar erdähnlich sind oder nicht. Aus diesen und anderen Gründen möchten Astronomen sehen, ob die Planeten, die in fernen Sternensystemen bestätigt wurden, Mondsysteme haben und wie die Bedingungen auf ihnen sind. Aber wie Teachey angedeutet hat, stellt die Suche nach Exomoons im Vergleich zur Exoplanetenjagd eine Reihe von Herausforderungen dar:
„Monde sind schwer zu finden, weil 1) wir erwarten, dass sie die meiste Zeit ziemlich klein sind, was bedeutet, dass das Transitsignal anfangs ziemlich schwach ist, und 2) jedes Mal, wenn ein Planet durchläuft, der Mond anders erscheint Ort. Dies macht es schwieriger, sie in den Daten zu erkennen, und die Modellierung der Transitereignisse ist erheblich rechenintensiver. Unsere Arbeit nutzt jedoch die Monde, die an verschiedenen Orten auftauchen, indem sie das zeitlich gemittelte Signal über viele verschiedene Transitereignisse und sogar über viele verschiedene exoplanetare Systeme hinweg aufnimmt. Wenn die Monde dort sind, werden sie im Laufe der Zeit tatsächlich ein Signal auf beiden Seiten des Planetentransits ausschneiden. Dann geht es darum, dieses Signal zu modellieren und zu verstehen, was es in Bezug auf Mondgröße und Auftrittsrate bedeutet. "
Um Anzeichen von Exomoons zu finden, durchsuchten Teachey und seine Kollegen die Kepler-Datenbank und analysierten die Transite von 284 Exoplaneten-Kandidaten vor ihren jeweiligen Sternen. Diese Planeten hatten eine Größe von erdähnlich bis jupiterartig im Durchmesser und umkreisten ihre Sterne in einem Abstand zwischen ~ 0,1 und 1,0 AE. Anschließend modellierten sie die Lichtkurve der Sterne mithilfe der Techniken der Phasenfaltung und -stapelung.
Diese Techniken werden üblicherweise von Astronomen verwendet, die Sterne auf Helligkeitseinbrüche überwachen, die durch die Transite von Planeten verursacht werden (d. H. Die Transitmethode). Wie Teachey erklärte, ist der Prozess ziemlich ähnlich:
„Grundsätzlich haben wir die Zeitreihendaten in gleiche Teile zerlegt, wobei jedes Teil einen Transit des Planeten in der Mitte hat. Und wenn wir diese Teile zusammenstapeln, erhalten wir ein klareres Bild davon, wie der Transit aussieht ... Bei der Mondrecherche machen wir im Wesentlichen dasselbe, nur dass wir jetzt die Daten außerhalb des Hauptplanetentransits betrachten. Sobald wir die Daten gestapelt haben, nehmen wir die Durchschnittswerte aller Datenpunkte innerhalb eines bestimmten Zeitfensters und wenn ein Mond vorhanden ist, sollten wir dort ein fehlendes Sternenlicht sehen, das es uns ermöglicht, seine Anwesenheit abzuleiten. “
Was sie fanden, war ein einzelner Kandidat im Kepler-1625-System, ein gelber Stern, der sich etwa 4000 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Dieser als Kepler-1625B I bezeichnete Mond umkreist den großen Gasriesen, der sich in der bewohnbaren Zone des Sterns befindet, ist 5,9- bis 11,67-mal so groß wie die Erde und umkreist seinen Stern mit einer Zeitspanne von 287,4 Tagen. Dieser Exomoon-Kandidat wird, falls er bestätigt werden sollte, der erste Exomoon sein, der jemals entdeckt wurde
Die Ergebnisse des Teams (die auf eine Begutachtung durch Fachkollegen warten) zeigten auch, dass große Monde in den inneren Regionen von Sternensystemen (innerhalb von 1 AE) selten vorkommen. Dies war eine Überraschung, obwohl Teachey anerkennt, dass dies mit den jüngsten theoretischen Arbeiten übereinstimmt. Nach einigen neueren Studien könnten große Planeten wie Jupiter ihre Monde verlieren, wenn sie nach innen wandern.
Sollte sich herausstellen, dass dies der Fall ist, könnte das, was Teachey und seine Kollegen gesehen haben, als Beweis für diesen Prozess angesehen werden. Dies könnte auch ein Hinweis darauf sein, dass unsere aktuellen Exoplanetenjagdmissionen möglicherweise nicht der Aufgabe gewachsen sind, Exomoons zu erkennen. In den kommenden Jahren sollen Missionen der nächsten Generation detailliertere Analysen entfernter Sterne und ihrer Planetensysteme liefern.
Wie Teachey jedoch angedeutet hat, könnten auch diese in Bezug auf das, was sie erkennen können, begrenzt sein, und letztendlich könnten neue Strategien erforderlich sein:
„Die Seltenheit der Monde in den inneren Regionen dieser Sternensysteme lässt darauf schließen, dass einzelne Monde in den Kepler-Daten weiterhin schwer zu finden sind, und bevorstehende Missionen wie TESS, die viele Planeten mit sehr kurzer Periode finden sollten, werden ebenfalls Schwierigkeiten haben, sie zu finden diese Monde. Es ist wahrscheinlich, dass sich die Monde, von denen wir immer noch erwarten, dass sie irgendwo da draußen sind, in den äußeren Regionen dieser Sternensysteme befinden, ähnlich wie in unserem Sonnensystem. Diese Regionen sind jedoch viel schwieriger zu untersuchen, daher müssen wir noch klüger werden, wie wir mit aktuellen und in naher Zukunft verfügbaren Datensätzen nach diesen Welten suchen. “
In der Zwischenzeit können wir sicherlich darüber aufgeregt sein, dass der erste Exomoon entdeckt worden zu sein scheint. Während diese Ergebnisse auf Peer Review warten, wird die Bestätigung dieses Mondes zusätzliche Forschungsmöglichkeiten für das Kepler-1625-System bedeuten. Die Tatsache, dass dieser Mond in der bewohnbaren Zone des Sterns umkreist, ist ebenfalls ein interessantes Merkmal, obwohl es unwahrscheinlich ist, dass der Mond selbst bewohnbar ist.
Dennoch ist die Möglichkeit, dass ein bewohnbarer Mond einen Gasriesen umkreist, sicherlich interessant. Klingt das nach etwas, das in einigen Science-Fiction-Filmen aufgetaucht sein könnte?
