Během svého pátrání po potenciálně obyvatelných exoplanetách, mohou kosmické observatoře Kepler a CoRoT objevit také měsíce, jež by mohly hostit život. Tři nové simulace pomohou astronomům odhalit kamenné měsíce, jež by v případě, že jejich mateřská planeta obíhá ve vhodné vzdálenosti od mateřské hvězdy, mohly na svém povrchu udržet vodu.
Když vědecký tým observatoře Kepler oznámil v březnu 2010 objev 1235 kandidátů na exoplanety, bylo mezi nimi i 37 kandidátů o přibližné velikosti Neptunu a 10 kandidátů o přibližné velikosti Jupiteru, jež se nacházejí uvnitř obyvatelných zón svých hvězd. To jsou oblasti, kde může existovat voda v tekutém stavu na pevném povrchu planety. Ačkoli plynní obři takových rozměrů nemají povrch, na němž by se život mohl rozvíjet, jejich měsíce by jej mít mohly.
Podle Davida Kippinga z Harvard-Smithonian Center for Astrophysics splňují dostatečně veliké kamenné měsíce všechny naše požadavky na podmínky obyvatelnosti. Kipping je členem týmu lovců exoplanetárních měsíců pomocí observatoře Kepler. Je také autorem jedné ze tří simulací navržených k pomoci při objevování těchto měsíců z napozorovaných dat.
Tím jak planeta přechází před diskem hvězdy, zanechává ve světelné křivce znatelnou stopu. Měsíc obíhající okolo své planety také ubírá trochu světla. Když se dostane za, nebo před planetu, na zastiňování disku hvězdy se nepodílí a jas hvězdy se proto nepatrně zvýší.Dalekohledy, jako je Kepler, pátrají po planetách při tranzitech, tedy při jejich přechodech před diskem mateřské hvězdy. Každá ze simulací pátrá ve světelných křivkách, jež tyto tranzity popisují po variacích, jež by mohly znamenat přítomnost satelitu obíhajícího okolo planety.
Kippingův model, který byl publikován v žurnálu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society – MNRAS v květnu 2010, počítá, jak vypadá signál od jednoho měsíce, modulovaný na světelné křivce hvězdy, když prochází mezi hvězdou a Zemí. Tento signál může dokonce pomoci astronomům najít měsíce, jejichž dráhy nejsou ve stejné rovině s oběžnou dráhou mateřské planety.
Příkladem takového měsíce v naší Sluneční soustavě je Triton, který obíhá Neptun na dráze skloněné 157° od roviny rovníku planety. Má tedy nejen velký sklon roviny dráhy, ale navíc i retrográdní pohyb.
S pomocí zmíněného modelu by něco podobného měli být schopni astronomové detekovat.
Další simulace, vytvořená Luisem Tusnskim z National Institute of Space Research v Brazílii a Adrianem Valio z brazilské Mackenzie Presbiterian University, vyhledává měsíce obíhající ve stejné rovině, jako jejich planeta, i když může být snadno upravena na hledání měsíců se skloněnými drahami. Podle Valia má hledání měsíců s malým sklonem drah fyzikální opodstatnění v tom, že takové měsíce se s mateřskou planetou vytvořily společně. Navíc tato simulace také dokáže rozeznat planety s prstencem, podobným Saturnovu, jež vytváří jedinečné stopy ve světelných křivkách hvězd.
Model brazilského týmu, jež byl publikován v Astrophysical Journal v prosinci 2010 bere v úvahu také přítomnost skvrn na povrchu hvězdy. Stejně jako na našem Slunci, i tyto tmavší útvary rotují s diskem hvězdy a snižují množství světla produkovaného hvězdou. Pokud je její dráha souběžná s planetou, ztemnění se může jevit podobně jako měsíc. Astronomové používající předchozí Kippingův model potřebují pátrat po kolísání ve světelné křivce, aby rozlišili mezi hvězdnou skvrnou a měsícem, vliv měsíce na rozdíl od skvrny bude stále stejný.
Zatímco obě zmíněné simulace jsou omezeny jen na jeden měsíc, třetí studie od Andráse Pála z observatoře Konkoly v Maďarsku je schopna analyzovat planetární systémy s více satelity.
Podle Kippinga je Andrásův model matematicky o něco propracovanější, protože si dokáže poradit s více měsíci, či planetami. Současně je ale limitován na kruhové oběžné dráhy, na rozdíl od rozličných orbit připuštěných v Tunskiho modelu.
Pálův výzkum byl zveřejněn také v měsíčníku MNRAS.
Hledání satelitu
Podle Tusnskiho je dalekohled francouzské mise CoRoT (Convection Rotation and Planetry Transits) schopný objevit měsíce s průměrem asi 1,3 průměru naší Země. Novější a větší observatoř Kepler by měla být schopna objevit měsíc o velikosti třetiny Země.
Jakmile bude měsíc jednou jasně objeven, jeho základní vlastnosti, jako třeba jeho velikost, mohou být určeny stejně přesně, jako u samostatné planety o stejné velikosti. Ovšem předtím je nutné jej nejdříve objevit, což není tak jednoduché. Zůstává také otázka, zda se takové měsíce vůbec vyskytují v dostatečném množství. Největší měsíc Sluneční soustavy, Jupiterův Ganymed, má dvě pětiny průměru Země, ale jen dvě procenta její hmotnosti. S ohledem na obyvatelnost je však nutné, aby měl měsíc alespoň třetinu hmotnosti Země. Pokud by byl menší než Mars, nemohl by si zřejmě udržet vlastní tenkou atmosféru.
Plynní obři v naší Sluneční soustavě mají měsíce s potenciálem na vývoj života, ale jen protože se nacházejí ve větší vzdálenosti od Slunce. Ganymedova ledová krusta by roztála, pokud by se měsíc přesunul do menší vzdálenosti od Slunce a jeho voda by se vypařila do vesmíru. Pokud by se Saturnův Titan přesunul do obyvatelné zóny Slunce, jeho metanová atmosféra, která jej činí kandidátem na vývoj života, by se vytratila.
Přesto však, ačkoli se zdá, že obyvatelný měsíc v naší Sluneční soustavě není, to neznamená, že by nemohl existovat nikde. Fakt, že jsme již objevili tolik plynných obrů v blízkosti svých hvězd, zvyšuje pravděpodobnost existence takových měsíců.
Nedávný výzkum Simona Portera z Lowelovy observatoře v Arizoně naznačuje, že přibližně polovina exoplanet velikosti Jupitera migrujících dovnitř, do blízkosti svých hvězd může cestou zachytit terestrickou planetu, jako svůj nový měsíc. Kipping toto považuje za nejpravděpodobnější metodu, jak by plynní obři mohli získat měsíce takové velikosti.
Ovšem pokud planeta procestuje skrz celou obyvatelnou zónu, teplota může narůst natolik, že na povrchu měsíce nezůstane žádná voda. Otázkou je, kolik je asi planetárních systémů, kde se migrující planeta zastavila dřív, než se přiblížila příliš blízko ke své hvězdě.
