La nave espacial Kepler ha sido prolífica en su búsqueda de planetas fuera de nuestro sistema solar, conocidos como exoplanetas, descubriendo miles desde su lanzamiento en 2009. Pero la búsqueda de lunas que orbitan estos exoplanetas, o exolunas, es mucho más desafiante. Si bien hasta la fecha no se han encontrado exolunas, un nuevo estudio muestra que la búsqueda no es inútil.

Los investigadores han demostrado por primera vez que es posible que una colisión planetaria forme una luna lo suficientemente grande como para que Kepler la detecte. La física del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore Megan Bruk Syal y Amy Barr del Instituto de Ciencias Planetarias llevaron a cabo una serie de alrededor de 30 simulaciones para explorar cómo varios factores afectan la creación de la luna. En el final, fueron capaces de reducirse a un conjunto de condiciones que crearían satélites mucho más grandes que la luna de la Tierra. El estudio - "Formación de exolunas rocosas masivas por impacto gigante" - aparecerá en la edición de mayo de Monthly Notices de la Royal Astronomical Society.

"No estábamos modelando algo que se ha observado, ", Dijo Syal." Este problema era más abstracto, más teórico. Se tomó un tiempo, pero una vez que pudimos generar estas lunas masivas, estábamos muy emocionados ".

El pensamiento principal sobre la creación de la luna de la Tierra es que un planetoide del tamaño de Marte chocó con una proto-Tierra más pequeña hace unos 4.500 millones de años. expulsando escombros significativos en órbita que se consolidaron en un disco y, finalmente, en la luna. El resultado fue un satélite que tiene aproximadamente el 1,2 por ciento de la masa de la Tierra. Pero para que una exoluna sea lo suficientemente grande para que Kepler la detecte con las técnicas de tránsito existentes, tendría que tener al menos un 10 por ciento del tamaño de la Tierra, según los criterios de detección del proyecto "Hunt for Exomoons with Kepler".

Investigaciones anteriores sobre la luna de la Tierra consideraron factores como el ángulo de impacto y las masas relativas de los cuerpos en colisión. A medida que el ángulo de impacto se vuelve más oblicuo, se inyecta más material en órbita. Similar, a medida que los dos cuerpos se acercan al mismo tamaño, la masa del disco aumenta. Pero este estudio encontró que un tercer factor, la velocidad del impacto, también juega un papel crucial en la determinación del tamaño de la luna que puede crear un impacto.

"La investigación anterior se ha centrado en un conjunto bastante limitado de condiciones, favorable a la formación de la luna de la Tierra, "Syal dijo." Este es el primer estudio que considera una gama mucho más amplia de escenarios de impacto, explorando toda la gama de lo que puede ser posible en otros sistemas planetarios. Hay mucho territorio inexplorado ".

Una vez que la velocidad del impacto supera un cierto umbral, las simulaciones muestran una caída abrupta en la cantidad de masa que el disco puede retener. Al ajustar estas tres variables, Syal y Barr demostraron un conjunto de escenarios que resultarían en la creación de lunas masivas:una colisión entre objetos de tamaño similar que tienen de 2 a 7 masas terrestres, en un ángulo de impacto oblicuo, y la velocidad cercana a la velocidad de escape puede lanzarse a la órbita con suficiente masa para crear un satélite lo suficientemente grande como para ser detectado en los datos de tránsito de Kepler. En el futuro, cuando las exolunas se observan con éxito, Los resultados de este estudio se pueden utilizar para restringir sus historias de formación individuales.