"As luas podem ter luas?"

Essa pergunta simples - feita pelo filho de quatro anos de Juna Kollmeier de Carnegie - deu início a tudo. Pouco depois dessa consulta inicial de hora de dormir, Kollmeier estava coordenando um programa no Instituto Kavli de Física Teórica (KITP) sobre a Via Láctea, enquanto seu ex-colega de faculdade Sean Raymond, da Université de Bordeaux, estava participando de um programa paralelo KITP sobre a dinâmica de planetas semelhantes à Terra. Depois de discutir esta questão muito simples em um seminário, os dois uniram forças para resolvê-lo. Suas descobertas são a base de um artigo publicado em Avisos mensais da Royal Astronomical Society .

A dupla deu início a uma tempestade de fogo na Internet no final do ano passado, quando postaram um rascunho de seu artigo examinando a possibilidade de luas que orbitam outras luas em um servidor de pré-impressão para manuscritos de física e astronomia.

A conversa online era obcecada pelo melhor termo para descrever tais fenômenos com opções como luas lunares e mini-luas sendo lançadas na mistura. Mas a nomenclatura não foi o objetivo da investigação de Kollmeier e Raymond (embora eles tenham preferência por submoons). Em vez, eles se propuseram a definir os parâmetros físicos para luas que seriam capazes de ser orbitadas de forma estável por outras, luas menores.

"Os planetas orbitam estrelas e as luas orbitam planetas, então era natural perguntar se luas menores poderiam orbitar as maiores, "Raymond explicou.

Seus cálculos mostram que apenas luas grandes em órbitas amplas de seus planetas hospedeiros poderiam hospedar submoas. As forças de maré do planeta e da lua agem para desestabilizar as órbitas das submoons que orbitam luas menores ou luas que estão mais próximas de seu planeta hospedeiro.

Eles descobriram que quatro luas em nosso próprio Sistema Solar são teoricamente capazes de hospedar suas próprias submoons satélites. A lua de Júpiter, Calisto, As luas de Saturno, Titã e Jápeto, e a própria Lua da Terra se encaixam no projeto de um satélite que pode hospedar seu próprio satélite, embora nenhum tenha sido encontrado até agora. Contudo, eles acrescentam que mais cálculos são necessários para abordar possíveis fontes de instabilidade de submoon, como a concentração não uniforme de massa na crosta lunar.

"A falta de submoons conhecidas em nosso Sistema Solar, mesmo orbitando em torno de luas que poderiam teoricamente suportar tais objetos, pode nos oferecer pistas sobre como nosso próprio planeta e planetas vizinhos se formaram, sobre as quais ainda existem muitas questões pendentes, "Kollmeier explicou.

Acredita-se que as luas orbitando Saturno e Júpiter tenham nascido do disco de gás e poeira que circunda os planetas gigantes gasosos em estágios posteriores de sua formação. Nossa própria lua, por outro lado, acredita-se que tenha se originado na sequência de um impacto gigante entre a jovem Terra e um corpo do tamanho de Marte. A falta de submoons estáveis ​​pode ajudar os cientistas a entender melhor as diferentes forças que moldam os satélites que vemos.

Kollmeier adicionou:"e, claro, isso poderia informar os esforços em andamento para entender como os sistemas planetários evoluem em outros lugares e como nosso próprio Sistema Solar se encaixa nos milhares de outros descobertos por missões de caça a planetas. "

Por exemplo, o possível exomoon recém-descoberto orbitando o Kepler 1625b do tamanho de Júpiter tem a massa certa e a distância de seu hospedeiro para suportar uma submoon, Kollmeier e Raymond descobriram. Embora, a inclinação inferida de sua órbita pode tornar difícil para esse objeto permanecer estável. Contudo, detectar uma submoon ao redor de uma exomoon seria muito difícil.

Dada a empolgação em torno das pesquisas por exoplanetas potencialmente habitáveis, Kollmeier e Raymond calcularam que o melhor cenário para a vida em grandes submoons é em torno de estrelas massivas. Embora extremamente comum, pequenas estrelas anãs vermelhas são tão fracas e suas zonas habitáveis ​​tão próximas que as forças das marés são muito fortes e as submoas (e muitas vezes até as próprias luas) são instáveis.

Finalmente, os autores apontam que uma submoon artificial pode ser estável e, portanto, servir como uma cápsula do tempo ou posto avançado. Em uma órbita estável ao redor da Lua - como a do Portal Lunar proposto pela NASA - uma sub-lua manteria os tesouros da humanidade seguros para a posteridade muito depois que a Terra se tornou inadequada para a vida. Kollmeier e Raymond concordam que há muito mais trabalho a ser feito (e diversão) para entender as submoas (ou a falta delas) como um registro rochoso da história dos sistemas planeta-lua.