Planeti koji nakon gravitacijskog susreta ostanu bez matične zvijezde možda ne odlaze u međuzvjezdani prostor sami. Nove računalne simulacije pokazuju da mjesec na dovoljno bliskoj orbiti može ostati gravitacijski vezan uz svoj planet i zajedno s njim nastaviti put kroz galaksiju.
Takav sustav još nije potvrđen opservacijama. Ipak, rezultati pokazuju da izbacivanje planeta iz zvjezdanog sustava ne mora nužno značiti i gubitak njegovih mjeseci.
Slobodno plutajući planeti mogu nastati kada ih iz matičnog sustava izbaci gravitacijski susret s drugim planetom ili prolazak druge zvijezde. Kako sam prethodno već pisao, takvi svjetovi nakon toga više nisu gravitacijski vezani uz neku zvijezdu.
Yannick Badoux i Simon Portegies Zwart sa Sveučilišta u Leidenu pokušali su izračunati što se tijekom takvog događaja događa s mjesecom. Proveli su 33.953 simulacije u kojima su pratili sustav sa zvijezdom mase jednake Sunčevoj, planetom mase Jupitera i mjesecom mase Ganimeda. Zatim su tom sustavu približili drugu zvijezdu i pratili krajnji ishod susreta.
Blizina planeta presudna je za preživljavanje mjeseca
Sve se u simulacijama svodilo na udaljenost mjeseca od planeta. Svaki planet koji kruži oko zvijezde ima područje u kojem njegova gravitacija može zadržati mjesec. Veličinu tog područja približno opisuje Hillov radijus.
Hillov radijus nije čvrsta granica. Mjesec koji se nalazi blizu njegova ruba osjetljiviji je na gravitacijski utjecaj zvijezde, osobito kada se sustavu približi druga zvijezda i poremeti postojeće orbite.
U simulacijama su mjeseci na vrlo bliskim orbitama gotovo uvijek ostajali gravitacijski vezani uz planet. Mjesec na orbiti usporedivoj s orbitom Jupiterova mjeseca Ije, koja odgovara približno 0,008 Hillova radijusa planeta, imao je gotovo potpun izgled za preživljavanje susreta.
Vjerojatnost zadržavanja naglo je padala kada bi udaljenost mjeseca premašila 0,4 Hillova radijusa. Na približno polovici te udaljenosti izgledi za ostanak uz planet već bi pali na otprilike 50 posto. U takvim bi slučajevima mjesec nakon susreta često nastavio put odvojeno od planeta.
Prema tom modelu, ako bi prolazna zvijezda izbacila Jupiter iz Sunčeva sustava, Ija, Europa, Ganimed i Kalisto najvjerojatnije bi ostali gravitacijski vezani uz njega. Iako je riječ o hipotetskom scenariju, sva četiri velika Jupiterova mjeseca nalaze se dovoljno blizu planetu da bi prema izračunima imali vrlo velike izglede za preživljavanje.
Simulacije su pokazale i da bliski mjeseci nakon izbacivanja planeta uglavnom zadržavaju gotovo kružne orbite s malim nagibom. Kod mjeseca na udaljenijim orbitama posljedice su mnogo izraženije. Njihove orbite mogu postati izduženije, nagnutije i dinamički nestabilne.
Takav orbitalni trag mogao bi jednog dana pomoći astronomima da utvrde kako je neki slobodno plutajući planet ostao bez svoje zvijezde. Orbita njegova mjeseca mogla bi pokazati je li planet iz sustava izbacila druga zvijezda ili je za to bio odgovoran gravitacijski susret s drugim planetom.
Kandidat MOA-2011-BLG-262Lb još čeka potvrdu
Sve se u simulacijama svodilo na jednu ključnu varijablu: udaljenost mjeseca od planeta. Planet koji kruži oko zvijezde gravitacijom zadržava svoje mjesece unutar određenog područja, čiju približnu veličinu astronomi opisuju Hillovim radijusom.
Hillov radijus nije oštra granica. Što je mjesec bliže njegovu rubu, to je osjetljiviji na gravitacijski utjecaj matične zvijezde. Rizik dodatno raste ako se sustavu približi druga zvijezda i poremeti postojeće orbite.
Mjeseci na vrlo bliskim orbitama u simulacijama su gotovo uvijek ostajali gravitacijski vezani uz planet. Mjesec koji bi kružio na udaljenosti usporedivoj s udaljenošću Ije od Jupitera, odnosno na približno 0,008 Hillova radijusa planeta, gotovo bi sigurno ostao uz njega i nakon bliskog susreta sa zvijezdom.
Izgledi su se naglo smanjivali kada bi udaljenost mjeseca premašila približno 0,4 Hillova radijusa. Na oko 0,5 Hillova radijusa vjerojatnost da će mjesec ostati uz planet padala je na približno 50 posto. U takvom bi scenariju mjesec nakon gravitacijskog susreta često nastavio put odvojeno od planeta.
Prema tom modelu, kada bi prolazna zvijezda izbacila Jupiter iz Sunčeva sustava, Ija, Europa, Ganimed i Kalisto najvjerojatnije bi ostali gravitacijski vezani uz njega. Riječ je o hipotetskom scenariju, ali sva četiri velika Jupiterova mjeseca kruže dovoljno blizu planetu da bi prema izračunima imali dobre izglede ostati uz njega.
Mjeseci na bliskim orbitama nakon izbacivanja planeta uglavnom bi zadržali gotovo kružne orbite s malim nagibom. Kod udaljenijih mjeseca posljedice bi bile izraženije. Njihove bi orbite mogle postati izduženije, nagnutije i dinamički nestabilne.
Oblik orbite zato bi jednog dana mogao pomoći astronomima da utvrde kako je neki slobodno plutajući planet ostao bez zvijezde. Orbita njegova mjeseca mogla bi pokazati je li planet iz sustava izbacio prolazak druge zvijezde ili gravitacijski susret s drugim planetom.
