Het is nog niet zo lang geleden dat astronomen de eerste planeten rond andere sterren begonnen te ontdekken. Verrassend genoeg is het potentieel om dit te doen misschien niet zo ver weg.
Voordat astronomen gaan onderzoeken hoe we satellieten van verre planeten kunnen detecteren, moeten ze eerst proberen te begrijpen waar ze naar op zoek zijn. Gelukkig sluit deze vraag goed aan bij het snel ontwikkelende begrip van hoe zonnestelsels ontstaan.
Over het algemeen zijn er drie mechanismen waarmee planeten satellieten kunnen verkrijgen. Het eenvoudigste is dat ze zich eenvoudig samen vormen vanaf één accretieschijf. Een andere reden is dat een enorme impact materiaal van een planeet kan stoten die een satelliet vormt, zoals astronomen denken dat er met onze eigen maan is gebeurd. Sommige schattingen hebben aangetoond dat dergelijke effecten frequent zouden moeten zijn en dat maar liefst 1 op de 12 aardachtige planeten op deze manier manen kunnen hebben gevormd. Ten slotte kan een satelliet een gevangen asteroïde of komeet zijn, zoals waarschijnlijk is voor veel van de manen van Jupiter en Saturnus.
Elk van deze gevallen produceert een ander bereik aan massa's. Gevangen lichamen zijn waarschijnlijk de kleinste en daarom is het onwaarschijnlijk dat ze in de nabije toekomst detecteerbaar zullen zijn. Door impact gegenereerde manen zullen naar verwachting slechts lichamen kunnen vormen met 4% van de totale massa van de planeet en als zodanig ook vrij beperkt zijn. Men denkt dat de grootste manen zich vormen in de schijven rond Jupiter-achtige planeten. Deze zijn het meest waarschijnlijk detecteerbaar.
De eerste methode waarmee astronomen zulke manen kunnen detecteren, is door de veranderingen die ze zouden aanbrengen in de schommeling van de ster die tot nu toe is gebruikt om veel exoplaneten te detecteren. Astronomen hebben al bestudeerd hoe een paar dubbelsterren een dubbelsterstelsel kan beïnvloeden op een derde ster die in een baan om de aarde draait. Als de dubbelster wordt verwisseld voor een planeet en een maan, blijken de gemakkelijkst te detecteren systemen enorme manen te zijn die ver van de planeet verwijderd zijn, maar dichtbij de moederster. Behalve in extreme gevallen is de hoeveelheid wiebelen die het paar in de ster zou kunnen veroorzaken echter zo klein dat het zou worden overspoeld door de convectieve beweging van het oppervlak van de ster, waardoor detectie via deze methode bijna onmogelijk is.
Astronomen zijn begonnen met het detecteren van grote aantallen exoplaneten door transits, waar de planeet kleine verduisteringen veroorzaakt. Kunnen astronomen op deze manier ook de aanwezigheid van manen detecteren? In dit geval zou de detectielimiet opnieuw gebaseerd zijn op de grootte van de maan. Momenteel is de Kepler satelliet zal naar verwachting planeten detecteren die qua massa vergelijkbaar zijn met de aarde. Als er manen bestaan rond een super-Joviaanse planeet die ook qua grootte vergelijkbaar zijn met de aarde, moeten ook zij worden gedetecteerd. Het vormen van zo grote manen is echter moeilijk. De grootste maan in het zonnestelsel in Ganymedes, die 40% van de diameter van de aarde is, waardoor deze bescheiden onder de huidige detectiedrempels ligt, maar mogelijk binnen bereik van toekomstige exoplaneetmissies.
Directe detectie van de verduisteringen veroorzaakt door doorgangen is echter niet de enige manier waarop doorgangen kunnen worden gebruikt om exomoons te ontdekken. In de afgelopen paar jaar zijn astronomen begonnen met het slingeren van andere planeten op degenen die ze al hadden ontdekt om het bestaan van andere planeten in het systeem af te leiden, op dezelfde manier als de zwaartekrachtsleepboot van Neptunus op Uranus astronomen in staat stelde het bestaan van Neptunus eerder te voorspellen het was ontdekt. Een voldoende zware maan kan waarneembare variaties veroorzaken in wanneer de doortocht van de planeet zou beginnen en eindigen. Astronomen hebben deze techniek al gebruikt om grenzen te stellen aan de massa van potentiële manen rond exoplaneten HD 209458 en OGLE-TR-113b bij respectievelijk 3 en 7 aardmassa's.
De eerste ontdekte exoplaneet werd ontdekt rond een pulsar. De sleepboot van deze planeet veroorzaakte variatie in de regelmatige pulsering van de pulsarslag. Pulsars kloppen vaak honderden tot duizenden keren per seconde en zijn als zodanig uiterst gevoelige indicatoren voor de aanwezigheid van planeten. Het is bekend dat de pulsar PSR B1257 + 12 één planeet herbergt die slechts 0,04% van de massa van de aarde is, wat ver onder de massadrempel van vele manen ligt. Als zodanig zouden variaties in deze systemen, veroorzaakt door manen, mogelijk detecteerbaar zijn met de huidige technologie. Astronomen hebben het al gebruikt om naar manen over de hele planeet te zoeken die in een baan om PSR B1620-26 draaien en sloten manen met meer dan 12% de massa van Jupiter uit binnen een halve astronomische eenheid (de afstand tussen de aarde en de zon of 93 miljoen mijl) van de planeet .
De laatste methode waarmee astronomen planeten hebben gedetecteerd die mogelijk voor exomoons zouden kunnen worden gebruikt, is directe waarneming. Aangezien directe beeldvorming van exoplaneten pas de afgelopen jaren is gerealiseerd, is deze optie waarschijnlijk nog ver weg, maar toekomstige missies zoals de Terrestrial Planet Finder Coronagraph kunnen deze in het rijk van de mogelijkheden plaatsen. Zelfs als de maan niet volledig is opgelost, kan de offset van het midden van de stip van het paar mogelijk worden gedetecteerd met huidige instrumenten.
Over het algemeen zouden astronomen, als de explosie van kennis over planetaire systemen voortduurt, in staat moeten zijn om in de nabije toekomst exomonen te detecteren. De mogelijkheid bestaat al voor sommige gevallen, zoals pulsar-planeten, maar vanwege hun zeldzaamheid is de statistische kans om een planeet met een voldoende grote maan te vinden laag. Maar naarmate de apparatuur blijft verbeteren, waardoor de detectiedrempels voor verschillende methoden lager worden, moeten de eerste exomoons in zicht komen. De eerste zullen ongetwijfeld groot zijn. Dit roept de vraag op wat voor soort oppervlakken en mogelijke atmosferen ze kunnen hebben. Dit zou op zijn beurt meer vragen oproepen over wat het leven zou kunnen zijn.
Bron:
De detecteerbaarheid van manen van extra-zonneplaneten - Karen M. Lewis
