Sikkerhedszone redder kæmpemåner fra et fatalt styrt

Numeriske simuleringer viser, at temperaturgradienten i gasskiven omkring en ung gasgigantplanet kan spille en afgørende rolle i udviklingen af ​​et satellitsystem domineret af en enkelt stor måne, ligner Titan i Saturn-systemet. Forskere fandt ud af, at støv i den cirkumplanetære skive kan skabe en "sikkerhedszone", der forhindrer månen i at falde ned i planeten, efterhånden som systemet udvikler sig.

Astronomer mener, at mange af de måner, vi ser i solsystemet, især store måner, dannet sammen med moderplaneten. I dette scenarie, måner dannes af gas og støv, der snurrer rundt om den stadig dannede planet. Men tidligere simuleringer har resulteret i, at enten alle store måner falder ind i planeten og er blevet opslugt, eller flere store måner tilbage. Situationen observeret omkring Saturn, med mange små måner, men kun en stor måne, passer ikke i nogen af ​​disse modeller.

Yuri Fujii, en udpeget adjunkt ved Nagoya University, og Masahiro Ogihara, en projektassistent ved National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), skabt en ny model af cirkumplanetære skiver med en mere realistisk temperaturfordeling ved at overveje flere kilder til opaciteter, inklusive støv og is. Så simulerede de månernes kredsløbsvandring, under hensyntagen til faktorer, herunder tryk fra diskgas og andre satellitters tyngdekraft.

Deres simuleringer viser, at der er en "sikkerhedszone", hvor en måne bliver skubbet væk fra planeten. I dette område, varmere gas inde i kredsløbet skubber satellitten udad og forhindrer den i at falde ned i planeten.

"Vi demonstrerede for første gang, at et system med kun en stor måne omkring en kæmpe planet kan dannes, " siger Fujii. "Dette er en vigtig milepæl for at forstå Titans oprindelse."

Imidlertid, Ogihara siger, "Det ville være svært at undersøge, om Titan faktisk oplevede denne proces. Vores scenarie kunne verificeres gennem forskning af satellitter omkring ekstrasolare planeter. Hvis der findes mange single-exomoon-systemer, dannelsesmekanismerne for sådanne systemer vil blive et rødglødende problem."

Studiet, med titlen "Danning af enkeltmånesystemer omkring gasgiganter, " blev offentliggjort i Astronomi og astrofysik i marts 2020. Simuleringerne i denne forskning brugte PC Cluster drevet af NAOJ.