Художественное видение спутника, формирующегося вокруг газового гиганта. Фото: Нагойский университет
Новая модель околопланетных дисков от Юри Фуджи и Масахиро Огихара из Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ) отображает существование «зоны безопасности», которая не дает спутникам упасть на их родительские планеты-гиганты.
Новое численное моделирование учитывает более реальное температурное распределение и несколько источников непрозрачности, вроде пыли и льда. Ученые считают, что многие спутники Солнечной системы (особенно большие) сформировались вместе с родными планетами.
Ученые решили создать симуляцию, в которой спутники создаются из газового и пылевого диска вокруг все еще формирующейся планеты. Ранние симуляции показывали, что все крупные луны падали на планету и поглощались или же на орбите оставалось лишь несколько самых больших спутников. Вот только в реальности у нас есть Сатурн, который не вписывается в модели, ведь вокруг него вращается одна крупная луна и множество маленьких. Почему они не уничтожились?
Модель показала зависимость орбитальных радиусов от времени для 7 гипотетических спутников с массивностью Титана. В ходе симуляции все они упали на планету и лишь самый внешний уцелел. Фото: Fujii & Ogihara, A&A, 2020
В новом исследовании пришли к выводу, что пыль в диске вокруг газового гиганта способна создать безопасную зону, которая не позволяет спутникам упасть на планету по мере развития системы. При создании модели учитывали все возможные детали, включая уровень давления газа диска и гравитационную силу других спутников.
По сути, зона безопасности срабатывает в качестве «толчка», который заставляет спутник отталкиваться от планеты, а не приближаться к ней. Этим «толчком» выступает теплый газ на орбитальном пути спутника.
Фуджи говорит:
«Мы впервые показали возможность формирования системы с одной большой луной вокруг газового гиганта. И эта модель идеально подходит для понимания создания Титана возле Сатурна».
Карта миграции показывает перемещение спутников (черные точки). Можно заметить, что все луны, кроме одной, движутся к планете и падают на нее. Внешний объект оказывается в зоне безопасности. Источник: Fujii & Ogihara, A&A, 2020
Но Огихара добавляет:
«Сложно проверить, действительно ли Титан прошел сквозь этот процесс. Нашу схему можно подтвердить лишь с помощью изучения спутников вокруг планет, расположенных за пределами Солнечной системы. Если мы найдем много планетных систем всего с одним большим спутником, то можно уже строить более конкретные теории».
Исследование опубликовали в журнале «Astronomy and Astrophysics».