Astronomowie meldują o możliwym pierwszym egzoksiężycu wokół brązowego karła CD-35 2 722 000 000 000 B

Układ leży około 73 lata świetlne od Ziemi. W jego środku jest gwiazda o masie mniej więcej połowy masy Słońca. Wokół niej krąży brązowy karzeł skatalogowany jako CD-35 2722 B, obiekt zbyt masywny na planetę i zbyt lekki, by spalać wodór jak gwiazda. Kandydat na satelitę obiega brązowego karła, nie gwiazdę. To układ trójstopniowy, podobny do łańcucha Ziemia-Księżyc-Słońce. Towarzysz okrąża go mniej więcej co 170 dni. Sam brązowy karzeł ma ponad 30 razy większą masę niż Jowisz, więc towarzysz jest od niego znacznie lżejszy. Praca ukazała się w Nature, a ESO ogłosiła wynik w październiku.

Brązowe karły zajmują wąski przedział. Powyżej około 80 mas Jowisza obiekt może utrzymać fuzję wodoru i staje się gwiazdą; przy około 13 masach Jowisza może spalać deuter. Wszystko pomiędzy nie jest ani jednym, ani drugim. Dlatego słownictwo tu nie wystarcza i dlatego zespół sięgnął po celowo ogólne określenie „egzosatelita”. Mówi ono tylko tyle, że coś krąży wokół czegoś większego, i nie rozstrzyga, czy to coś liczy się jako księżyc.

Astronomowie skatalogowali ponad 6 000 egzoplanet i nie potwierdzili ani jednego księżyca wokół którejkolwiek z nich. Poszukiwania mają strukturalne utrudnienie. Metody tranzytowa i prędkości radialnych działają najlepiej dla planet blisko swoich gwiazd, a symulacje wskazują, że takie planety szybko tracą księżyce. Najłatwiejsze do znalezienia planety są więc najmniej prawdopodobnymi gospodarzami księżyca. Układ Słoneczny daje kontrprzykład: sześć z ośmiu planet ma znane księżyce. Dziesięciolecia poszukiwań dały kandydatów, ale żadnego potwierdzenia.

Nie ma też powszechnie przyjętej definicji egzoksiężyca.

Luka w definicji wpływa na klasyfikację obiektu. Kandydat przy CD-35 2722 jest dość masywny, by w niektórych schematach uchodzić za planetę, a jednak nie krąży bezpośrednio wokół gwiazdy. Potwierdzone odkrycie zmusiłoby astronomów do wyznaczenia gdzieś granicy między planetą a księżycem. Otwarte pozostaje, czy sygnał to prawdziwy satelita, czy błędny odczyt złożonego układu trzech ciał.

Jak zespół go wykrył

Nikt nie sfotografował towarzysza. Dowody pochodzą z 23 użytecznych obserwacji prędkości radialnych zebranych między październikiem 2023 a lutym 2026 roku za pomocą CRIRES+, spektrografu podczerwieni o wysokiej rozdzielczości na Very Large Telescope ESO. Gdy towarzysz obiega brązowego karła, ciągnie go raz w stronę Ziemi, raz od niej, przesuwając linie w jego widmie o małe, mierzalne wartości.

Brązowy karzeł leży około dwie sekundy łuku od swojej gwiazdy macierzystej, dość daleko, by teleskop mógł wyodrębnić jego światło.

Prędkości radialne sprawdzają się tu wyjątkowo dobrze. Brązowy karzeł ma znacznie mniejszą masę niż zwykła gwiazda, więc towarzysz o masie planety porusza nim mocniej. CD-35 2722 B krąży też wokół gwiazdy w odległości około 60 razy większej niż średnia odległość Ziemi od Słońca, co trzyma oba źródła światła osobno. Brązowe karły są dość chłodne, by większość światła wysyłać w podczerwieni, w której pracuje CRIRES+.

Układ, który opiera się etykietom

Egzosatelita to każdy naturalny satelita poza Układem Słonecznym. Egzoksiężyc zwykle oznacza ciało krążące wokół planety. Ponieważ ten towarzysz obiega brązowego karła, drugie określenie pasuje tylko luźno, a astronomowie nie ustalili reguły, która by to obejmowała.

Masy są pierwszą zagadką. ESO opisuje towarzysza jako co najmniej tak masywnego jak Jowisz, a brązowy karzeł ma ponad 30 razy większą masę niż Jowisz. Sam karzeł ma tylko około 10 procent masy swojej gwiazdy macierzystej.

Obie orbity są ekscentryczne. Ekscentryczność brązowego karła wynosi około 0,8, mniej niż wcześniejsze szacunki blisko 0,9, a kandydata około 0,4.

Jak powstał taki układ, nie jest jasne. „Właściwie prawie nie mamy pojęcia, jak powstaje ten układ”, powiedział Hoy. Zespół rozważał niestabilność grawitacyjną, w której masywny dysk rozpada się na fragmenty pod wpływem własnej grawitacji. W tym obrazie duży fragment stał się brązowym karłem, a mniejszy towarzyszem o masie Jowisza. Orbity ekscentryczne słabo pasują do tej historii, bo formowanie w dysku daje zwykle bardziej koliste tory.

Sceptycyzm i otwarte pytanie

Hoy ostrożnie podchodzi do tezy z nagłówka. „Na razie nie jesteśmy pewni, że znaleźliśmy egzoksiężyc”, powiedział w rozmowie w SETI Live. „Powiedziałbym, że prawdopodobnie nie”. Mówi, że zespół jest pewien, że obiekt istnieje, ale nie wie, jak go nazwać.

Język pracy idzie za tą ostrożnością. Badacze piszą o możliwym pierwszym egzoksiężycu, a nie o udowodnionym odkryciu, i zaznaczają, że wykrycie wymaga dalszej weryfikacji.

Astronomowie mają teraz sprawdzony sposób szukania satelitów. Działa wokół młodych, świecących własnym światłem obiektów, które leżą dość daleko od swoich gwiazd, by można je badać osobno.