La navicella spaziale Kepler è stata prolifica nella sua ricerca di pianeti al di fuori del nostro sistema solare, conosciuti come pianeti extrasolari, scoprendone migliaia dal suo lancio nel 2009. Ma la caccia alle lune in orbita attorno a questi esopianeti, o esolune, è molto più impegnativo. Sebbene finora non siano state trovate esolune, un nuovo studio mostra che la ricerca non è inutile.

I ricercatori hanno dimostrato per la prima volta che è possibile che una collisione planetaria formi una luna abbastanza grande da essere rilevata da Keplero. Il fisico del Lawrence Livermore National Laboratory Megan Bruk Syal e Amy Barr del Planetary Science Institute hanno condotto una serie di circa 30 simulazioni per esplorare come vari fattori influenzano la creazione della luna. Alla fine, sono stati in grado di restringere una serie di condizioni che avrebbero creato satelliti molto più grandi della luna terrestre. Lo studio - "Formazione di massicce esolune rocciose per impatto gigante" - apparirà nel numero di maggio degli avvisi mensili della Royal Astronomical Society.

"Non stavamo modellando qualcosa che è stato osservato, " disse Syal. "Questo problema era più astratto, più teorico. Ci è voluto un po', ma una volta che siamo stati in grado di generare queste enormi lune, eravamo piuttosto emozionati".

Il pensiero principale sulla creazione della luna terrestre è che un planetoide delle dimensioni di Marte si sia scontrato con una proto-Terra più piccola circa 4,5 miliardi di anni fa, espellendo detriti significativi in ​​orbita che si sono consolidati in un disco e infine nella luna. Il risultato è stato un satellite che è circa l'1,2% della massa terrestre. Ma affinché un exomoon sia abbastanza grande da essere rilevato da Keplero con le tecniche di transito esistenti, dovrebbe essere almeno il 10 percento delle dimensioni della Terra, secondo i criteri di rilevamento del progetto "Hunt for Exomoons with Kepler".

Precedenti ricerche sulla luna terrestre hanno preso in considerazione fattori come l'angolo di impatto e le masse relative dei corpi in collisione. Quando l'angolo di impatto diventa più obliquo, più materiale viene iniettato in orbita. Allo stesso modo, quando i due corpi si avvicinano alla stessa dimensione, la massa del disco aumenta. Ma questo studio ha scoperto che anche un terzo fattore, la velocità d'impatto, gioca un ruolo cruciale nel determinare quanto grande può creare un impatto lunare.

"La ricerca precedente si è concentrata su un insieme abbastanza ristretto di condizioni, favorevole alla formazione della luna terrestre, " Syal ha detto. "Questo è il primo studio a prendere in considerazione una gamma molto più ampia di scenari di impatto, esplorando l'intera gamma di ciò che potrebbe essere possibile in altri sistemi planetari. C'è un sacco di territorio inesplorato".

Una volta che la velocità di impatto supera una certa soglia, le simulazioni mostrano un precipitoso calo della quantità di massa che il disco può trattenere. Regolando queste tre variabili, Syal e Barr hanno dimostrato una serie di scenari che porterebbero alla creazione di lune enormi:una collisione tra oggetti di dimensioni simili che sono da 2 a 7 masse terrestri, con un angolo di impatto obliquo, e la velocità prossima alla velocità di fuga può lanciare in orbita una massa sufficiente per creare un satellite abbastanza grande da essere rilevato nei dati di transito di Kepler. Nel futuro, quando le esolune vengono osservate con successo, i risultati di questo studio possono essere usati per vincolare le loro storie di formazione individuali.