Что происходит с луной, когда её планета похищена?

Галактика полна бездомных миров, называемых бродячими планетами — это планеты, выброшенные из своих систем, блуждающие между звездами без солнца. Однако, когда планета оказывается выброшенной, что происходит с её луной? Новые симуляции показывают, что проходящая звезда может вырвать мир из его орбиты, оставляя луны всё ещё верными своему хозяину, которые отправляются в темноту в комплекте.

Стандартное изображение бродячей планеты - гигантский мир в одиночестве во тьме. Обратите внимание, что отсутствует. Новая работа предполагает, что во многих случаях изгнание не так одиноко, и луны часто сопровождают выброшенную планету (Кредит: NASA/JPL-Caltech)

Исследователи Янник Баду и Симон Портежис Зварт из Лейденской обсерватории провели обширные симуляции, охватывающие почти тридцать четыре тысячи встреч звёзд с планетными системами под различными углами и на разных расстояниях, отслеживая судьбу как планеты, так и луны до самого конца.

Важнейшим фактором является граница, известная как радиус Хилла, которая определяет, где гравитация планеты преобладает над тяготением её звезды. Это можно представить как длину поводка: положение луны на этом поводке определяет её судьбу. На расстоянии примерно 40% от радиуса Хилла луны остаются с планетой, а за его пределами их удержание ослабевает, и в середине этого расстояния они, как правило, теряются.

Ледяная оболочка Европы скрывает океан, поддерживаемый теплом от приливных деформаций, а не солнечным светом. Если всю систему Юпитера выбросить в межзвёздное пространство, этот источник тепла продолжит работать (Кредит: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute)

Эти результаты обнадеживают для лун, подобных известным нам. Например, Ио находится на расстоянии менее 1% от радиуса Хилла Юпитера. Если бы проходящая звезда вырвала Юпитер из Солнечной системы, все четыре галилеевы луны — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — остались бы с ним.

Также было сделано интересное открытие: луны, которые остаются ближе к планете, выходят с аккуратными, почти круговыми орбитами, в то время как те, которые лишь едва удерживаются, выходят с заметными искажениями. Это означает, что орбита бродячей луны может нести отпечатки того, как произошло изгнание. Поскольку почти 90% изгнаний не меняют расстояние между планетой и луной, можно по тому, что мы видим, восстановить, как всё было раньше.

Команда провела аналогичные исследования на реальном кандидате — микроленсинговом объекте, известном как MOA-2011-BLG-262L, который может быть бродячей планетой с луной массой менее Земли. Если это так, вероятнее всего, она образовалась на расстоянии 5,2 астрономических единицы от своей звезды, что совпадает с расстоянием Юпитера от Солнца.

Весьма интригующей является мысль о том, что луна, сжимаемая и деформируемая гравитацией своей планеты, генерирует внутреннее тепло, не требуя солнечного света. Европа — один из таких миров, где под её ледяной оболочкой скрывается океан, поддерживаемый именно этим внутренним теплом. Если бы вся система оказалась в межзвёздном пространстве, приливы продолжали бы работать. В темноте галактики может находиться Юпитер с тёплой, влажной луной, а возможно, даже с водными внеземными путешественниками!