Las primeras exolunas aguardan ser descubiertas por la misión Kepler

Pero la búsqueda de lunas que orbitan estos exoplanetas es notablemente más difícil. Aunque no se han encontrado exolunas hasta la fecha, un nuevo estudio muestra que la búsqueda no es inútil.

Investigadores han demostrado por primera vez que es posible que una colisión planetaria forme una luna lo suficientemente grande como para ser detectada por Kepler. La física Megan Bruk Syal, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore; y Amy Barr, del Planetary Science Institute condujeron una serie de alrededor 30 simulaciones para explorar cómo varios factores afectan la creación de grandes lunas.

Al final, fueron capaces de sintetizar un conjunto de condiciones que crearían satélites mucho más grandes que la luna de la Tierra. El estudio --'Formación de exolunas rocosos masivas por impacto gigante'-- aparecerá en la edición de mayo de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

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

El principal pensamiento 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 detritos significativos en órbita que se consolidaron en un disco y finalmente en una luna. El resultado fue un satélite que es aproximadamente el 1,2 por ciento de la masa de la Tierra.

Pero para que un exoluna sea lo suficientemente grande como para que Kepler pueda detectarla con las técnicas de tránsito existentes, necesitaría ser por lo menos el 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 terrestre consideraron factores como el ángulo de impacto y las masas relativas de cuerpos que chocaban. A medida que el ángulo de impacto se vuelve más oblicuo, se inyecta más material en órbita. Del mismo modo, a medida que los dos cuerpos se acercan a un tamaño igual, la masa del disco aumenta. Pero este estudio encontró que un tercer factor - velocidad de impacto - también juega un papel crucial en la determinación de cuán grande puede ser una luna de impacto.

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

Una vez que la velocidad de impacto sobrepasa un determinado umbral, las simulaciones muestran una precipitada caída 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 son de 2 a 7 masas terrestres, con un ángulo de impacto oblicuo y una velocidad próxima a la velocidad de escape.

Puede lanzar en órbita 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 observen con éxito, los resultados de este estudio se pueden utilizar para restringir sus historias individuales de formación.