Undersøgelse viser, hvordan iskolde ydre solsystemsatellitter kan være dannet

Ved hjælp af sofistikerede computersimuleringer og observationer, et hold ledet af forskere fra Earth-Life Science Institute (ELSI) ved Tokyo Institute of Technology har vist, hvordan de såkaldte trans-neptunske objekter (eller TNO'er) kan være dannet. TNO'er, som omfatter dværgplaneten Pluto, er en gruppe iskolde og stenede små kroppe - mindre end planeter, men større end kometer - der kredser om solsystemet ud over planeten Neptun. TNO'er er sandsynligvis dannet på samme tid som solsystemet, og forståelse af deres oprindelse kunne give vigtige fingerpeg om, hvordan hele solsystemet opstod.

Ligesom mange solsystemlegemer, inklusive jorden, TNO'er har ofte deres egne satellitter, som sandsynligvis er dannet tidligt fra kollisioner mellem solsystemets byggesten. At forstå oprindelsen af ​​TNO'er sammen med deres satellitter kan hjælpe med at forstå oprindelsen og den tidlige udvikling af hele solsystemet. Egenskaberne for TNO'er og deres satellitter - f.eks. deres orbitale egenskaber, sammensætning og rotationshastigheder - giver en række ledetråde til at forstå deres dannelse. Disse egenskaber kan afspejle deres dannelses- og kollisionshistorie, hvilket igen kan være relateret til, hvordan kredsløbene om kæmpeplaneterne Jupiter, Saturn, Neptun, og Uranus ændrede sig over tid, siden solsystemet blev dannet.

New Horizons-rumfartøjet fløj af Pluto, den mest berømte TNO, i 2015. Siden da har Pluto og dens satellit Charon har tiltrukket sig meget opmærksomhed fra planetforskere, og mange nye små satellitter omkring andre store TNO'er er blevet fundet. Faktisk, alle kendte TNO'er større end 1000 km i diameter er nu kendt for at have satellitsystemer. Interessant nok, området for estimeret masseforhold mellem disse satellitter og deres værtssystemer varierer fra 1/10 til 1/1000, omfattende måne-til-jord masseforholdet (~1/80). Dette kan være betydningsfuldt, fordi Jordens måne og Charon begge menes at være dannet ud fra en gigantisk slagkraft.

At studere dannelsen og udviklingen af ​​TNO-satellitsystemer, forskerholdet udførte mere end 400 gigantiske påvirkningssimuleringer og beregninger af tidevandsudvikling. "Det er virkelig hårdt arbejde, " siger undersøgelsens seniorforfatter, Professor Hidenori Genda fra Earth-Life Science Institute (ELSI) ved Tokyo Institute of Technology. Andre Tokyo Tech-teammedlemmer omfattede Sota Arakawa og Ryuki Hyodo.

Tokyo Tech-undersøgelsen viste, at størrelsen og kredsløbet af satellitsystemerne i store TNO'er bedst forklares, hvis de er dannet fra påvirkninger af smeltede stamceller. De fandt også ud af, at TNO'er, der er store nok, kan holde på intern varme og forblive smeltede i et tidsrum på kun et par millioner år; især hvis deres interne varmekilde er kortlivede radioaktive isotoper såsom aluminium-26, hvilket også har været impliceret i den indre opvarmning af meteoritternes forældrelegemer. Da disse forfædre skal have et højt kortlivet radionuklidindhold for at blive smeltet, disse resultater tyder på, at TNO-satellitsystemer blev dannet før den udadgående migration af de ydre planeter, inklusive Neptun, eller i de første ~ 700 millioner år af solsystemets historie.

Tidligere planetdannelsesteorier havde antydet, at væksten af ​​TNO'er tog meget længere tid end levetiden for kortlivede radionuklider, og dermed må TNO'er ikke være smeltet, da de blev dannet. Disse videnskabsmænd fandt, imidlertid, at hurtig TNO-dannelse er i overensstemmelse med nyere planetdannelsesundersøgelser, som tyder på TNO'er dannet via akkretion af små faste stoffer til allerede eksisterende kroppe. Den hurtige dannelse af store TNO'er er i overensstemmelse med nyere planetdannelsesundersøgelser; imidlertid, andre analyser tyder på, at kometer er dannet godt efter, at de fleste kortlivede radionuklider var henfaldet. Således bemærker forfatterne, at der stadig er meget arbejde at gøre for at producere en samlet model for oprindelsen af ​​solsystemets planetlegemer.