Dans une étude récente publiée dans Earth and Planetary Astrophysics , une équipe de chercheurs de l'Université du Texas à Arlington, de l'Université d'État de Valdosta, de l'Institut de technologie de Géorgie et de l'Observatoire national de radioastronomie a estimé combien de lunes pourraient théoriquement orbiter autour de la Terre tout en maintenant les conditions actuelles telles que la stabilité orbitale. Cette étude ouvre la possibilité de mieux comprendre les processus de formation planétaire qui pourraient également être appliqués à l'identification des exomoons en orbite autour d'exoplanètes semblables à la Terre.

"Dans un travail antérieur, j'ai examiné l'emballage planétaire pour le binaire Alpha Centauri", a déclaré le Dr Billy Quarles, professeur adjoint d'astronomie et d'astrophysique à l'Université d'État de Valdosta et co-auteur de l'étude. "Dans ce cas, j'ai développé une estimation du nombre de planètes qui pourraient exister dans la zone habitable de chaque étoile. Dans ce scénario, la zone habitable a fourni des conditions aux limites naturelles, où j'ai pu utiliser le même formalisme dynamique pour le problème des lunes. (en utilisant le système Terre-Soleil comme binaire). Pour définir la limite extérieure, l'un de mes co-auteurs a développé un schéma que nous pourrions utiliser. En combinant ces idées, nous nous attendions à ce que> 10 Cérès-, 6 Pluton- et 4 Des objets de la taille de Luna seraient possibles (c'est-à-dire le tableau 2 de notre article)."

Bien qu'il y ait plus de 200 lunes dans notre système solaire, seules trois planètes terrestres (rocheuses) orbitent :notre lune (Luna) autour de la Terre, et Phobos et Deimos autour de Mars. Les plus de 200 lunes restantes orbitent autour de toutes les géantes gazeuses, y compris Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Comme le note l'étude, cette grande différence est attendue car "ils connaissent différents mécanismes de formation et processus d'évolution orbitale". L'étude explique comment le nombre maximal autorisé de lunes qui pourraient exister autour de la Terre dépend des tailles supposées des lunes elles-mêmes. Dans ce cas, les chercheurs ont utilisé des objets de la taille de Cérès, Pluton et Luna pour déterminer combien de chacun pourraient réussir à orbiter autour de la Terre. Les résultats ont montré que la stabilité orbitale pouvait être maintenue avec des satellites jusqu'à 7 ± 1 de masse de Cérès, 4 ± 1 de masse de Pluton et 3 ± 1 de masse lunaire.

"La surprise a été que les prototypes de masse inférieure étaient plus limités, ce que nous attribuons à leur probabilité de diffusion accrue (à partir d'une inertie plus faible)", a déclaré Quarles. "Les perturbations des lunes voisines sont suffisantes pour provoquer une diffusion substantielle en quelques milliers d'années. Nous avons dû réduire le nombre de lunes pour en tenir compte."

Comme on le voit avec les lunes galiléennes de Jupiter, de petits satellites en orbite autour d'un corps planétaire beaucoup plus grand peuvent entraîner ce que l'on appelle le réchauffement des marées, où l'étirement et la compression constants des expériences satellites beaucoup plus petites conduisent à des résultats intéressants, notamment le volcanisme sur Io et un océan intérieur sur Europe. Mais un système multi-lune avec la Terre pourrait-il également connaître ces mêmes résultats ?

"Le réchauffement des marées des lunes elles-mêmes peut être possible, mais on ne sait pas dans quelle mesure le réchauffement sans effectuer des simulations détaillées", a déclaré le Dr Quarles. "Il est tentant de suggérer que la lune la plus interne pourrait ressembler à Io, mais son réchauffement de marée est en partie dû aux résonances de mouvement moyen avec les autres lunes galiléennes. Dans nos systèmes, les résonances de mouvement moyen déstabilisent largement le système satellitaire parce que le soleil ajoute à chaque la croissance de l'excentricité de la lune et sa dispersion éventuelle."

Outre le potentiel de réchauffement des marées, cette étude élargit également potentiellement la recherche d'exomoons en orbite autour d'exoplanètes. Malheureusement, alors que le nombre d'exoplanètes confirmées se compte en milliers, le nombre d'exolunes confirmées est actuellement inférieur à une fraction de ce nombre.

"Actuellement, nous avons 2 exomoons candidats (Kepler-1625b-i et Kepler-1708b-i), mais leur planète hôte respective est similaire à Jupiter", a déclaré le Dr Quarles. "Les lunes candidates sont également toutes deux plus grandes que la Terre. Ces cas plus exotiques peuvent être plus faciles à identifier de la même manière. Les Jupiter chauds étaient plus faciles à repérer sur des planètes plus petites au début des exoplanètes. Cependant, plusieurs systèmes planétaires ont été découverts peu de temps après. les premières exoplanètes fidèles. Nous nous attendons à quelque chose de similaire pour les exomoons. Lorsque nous avons plusieurs exomoons candidats en orbite autour de la même planète, notre travail aura plus d'utilité. Les contraintes que nous trouvons sont assez optimistes, où des conditions plus réalistes limiteront probablement le nombre Dans les mesures photométriques, les objets d'arrière-plan pourraient imiter le signal de transit d'une exolune candidate, et notre travail donne une base physique pour limiter le nombre de lunes attendues lors du test de différentes hypothèses."

Le Dr Suman Satyal, professeur adjoint adjoint de physique à l'Université du Texas à Arlington et auteur principal de l'étude, a déclaré que puisque la Terre peut avoir plus d'une lune, cela "augmente la probabilité" de détecter des exomoons. "Cela devrait donner une idée aux observateurs d'exomoons de la limite supérieure du nombre de lunes autour d'une planète de masse terrestre en orbite autour d'une étoile semblable au soleil", a-t-il déclaré.

Combien y a-t-il d'exolunes dans le cosmos et existe-t-il une exoplanète semblable à la Terre avec plusieurs exolunes capables de supporter la vie ? Seul le temps nous le dira. + Explorer plus loin

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