Отвъд единствения спътник на Земята (Луната), Слънчевата система е пълна с луни. Всъщност самият Юпитер има 79 известни природни спътника, докато Сатурн има най-добре познатите луни от всяко астрономическо тяло - здрави 82. За най-дълго време астрономите са теоретизирали, че луните се формират от циркулярни дискове около родителска планета и че луните и планетата образуват един до друг.
Учените обаче проведоха множество числени симулации, които показаха, че тази теория е недостатъчна. Нещо повече, резултатите от тези симулации не са в съответствие с това, което виждаме в Слънчевата система. За щастие, наскоро екип от японски изследователи проведе серия от симулации, които дадоха по-добър модел за това как дисковете с газ и прах могат да формират видовете лунни системи, които виждаме днес.
Около планети като Сатурн, големи луни като Титан са сдвоени с няколко по-малки луни и стотици мънички. Същата е ситуацията с Юпитер и Уран, които имат шепа големи спътници, които представляват по-голямата част от масата в системата, докато останалите са малки или дори мънички за сравнение. Нито един от тези примери не съответства на показаните от предишните модели за формиране на луната.
Справяйки се с това различие, доцентите Юри Фуджи и Масахиро Огихара - от Нагойския университет и Националната астрономическа обсерватория на Япония (NAOJ), съответно - пуснаха нов модел на формиране на луната, който включваше по-реалистично разпределение на температурата въз основа на различна степен на прах и лед в протопланетарния диск.
След това те пуснаха поредица от симулации с този модел, които взеха предвид налягането от дисковия газ и влиянието, което би имало гравитационната сила на други спътници. Според техните симулации моделът, разработен от Фуджии и Огихара, позволява разработването на система от спътници, доминирана от една голяма луна - както виждаме при Титан и Сатурн.
Нещо повече, те откриха, че прахът в планетния диск може да създаде „зона за безопасност“, която да предпази голямата луна от падане на планетата с развитието на системата. Сценарият, при който това се случва (показан по-долу), се състои от четири стъпки, третата от четвъртата от които се случват в симулацията на Фуджи и Огихара.
В първа стъпка диск, съдържащ газ и прах, се върти около планетата, докато се образува и твърди материали се кондензират в диска. В стъпка втора, плътните компоненти на диска нарастват до размера на спътника в околопланетарния диск. В трети етап орбитите на тези спътници се променят постепенно поради влиянието на газ в диска.
От този момент нататък много от спътниците се приближават до планетата по орбитите си и в крайна сметка попадат в нея. Междувременно голям спътник с орбита в „зона на безопасност“ е в състояние да поддържа разстоянието си от планетата. В четвъртия и последен етап газът в диска се разсейва и спътникът, който оцелява в „зоната на безопасност“, остава в стабилна орбита.
„Демонстрирахме за първи път, че може да се образува система само с една голяма луна около гигантска планета,“ каза Фуджи в неотдавнашно съобщение до CFCA. "Това е важен етап от разбирането на произхода на Титан."
Моделът обаче има ограничения, що се отнася до Титан и други лунни системи в нашата Слънчева система - всички те са се образували преди милиарди години заедно със Слънчевите планети. От плюс, това може да се окаже много полезно за астрономите, които в момента изучават екзопланетните системи, които все още са в процес на формиране. Както обясни Огихара:
„Би било трудно да се проучи дали Титан действително е преживял този процес. Нашият сценарий може да бъде проверен чрез изследване на спътници около екстрасоларни планети. Ако бъдат открити много системи с единична екзомона, механизмите за формиране на такива системи ще станат проблем. “
Проучването, което описва техните открития, озаглавено „Формиране на еднолунни системи около газови гиганти“, наскоро се появи в списанието Астрономия и астрофизика, И не забравяйте да разгледате това видео
