Крім єдиного супутника Землі (Місяця), Сонячна система переповнена місяцями. Насправді, лише в Юпітера є 79 відомих природних супутників, в той час як Сатурн має найвідоміші місяці будь-якого астрономічного тіла - надійний 82. Астрономи протягом тривалого часу теоретизували, що місяці утворюються з навколопланетних дисків навколо материнської планети та що місяці та планета утворюються поряд.
Однак вчені провели численні чисельні моделювання, які показали, що ця теорія є хибною. Більше того, результати цих симуляцій не відповідають тому, що ми бачимо у Сонячній системі. На щастя, команда японських дослідників нещодавно провела серію симуляцій, які дали кращу модель, як диски газу та пилу можуть утворювати види місячних систем, які ми бачимо сьогодні.
Навколо планет, як Сатурн, великі місяці, такі як Титан, поєднуються з кількома меншими місяцями і сотнями крихітних. Така ж ситуація і з Юпітером та Ураном, у яких є кілька великих супутників, які складають більшу частину маси в системі, а решта невеликі або навіть крихітні порівняно. Жоден із цих прикладів не відповідає тому, що показали попередні моделі формування місячних.
Вирішуючи цю різницю, доценти Юрій Фуджі та Масахіро Огіхара з Нагойського університету та Національної астрономічної обсерваторії Японії (NAOJ) відповідно розробили нову модель формування місяця, яка передбачала більш реалістичне розподіл температури на основі різного ступеня пилу та лід у протопланетному диску.
Потім вони здійснили серію моделювання з цією моделлю, яка враховувала тиск газу диска і вплив, який буде мати гравітаційна сила інших супутників. За їх моделюванням модель, розроблена Фуджієм та Огіхарою, дозволяє розробити систему супутників, де панує один великий Місяць - як ми бачимо з Титаном та Сатурном.
Більше того, вони виявили, що пил у планетному диску може створити "зону безпеки", яка б унеможливила потрапляння великого Місяця на планету в міру розвитку системи. Сценарій, в якому це відбувається (показано нижче), складається з чотирьох етапів, третій з четвертого з яких відбувається в рамках моделювання Фуджі та Огіхари.
На першому кроці диск, що містить газ і пил, обертається навколо планети в міру його утворення, а тверді матеріали конденсуються в диску. На другому кроці суцільні компоненти диска зростають до розміру супутника в планетному диску. На третьому етапі орбіти цих супутників змінюються поступово через вплив газу в диску.
Саме з цього моменту багато супутників наближаються до планети на своїх орбітах і врешті-решт потрапляють на неї. Тим часом великий супутник з орбітою в "зоні безпеки" здатний підтримувати свою відстань від планети. На четвертому та заключному етапі газ у диску розсіюється, а супутник, який вижив у "зоні безпеки", залишається на стабільній орбіті.
"Ми вперше продемонстрували, що система, що має лише один великий Місяць навколо гігантської планети, може сформуватися", - сказав Фуджі в недавньому прес-релізі CFCA. "Це важлива віха, щоб зрозуміти походження Титану".
Однак модель має обмеження, коли мова йде про Титан та інші місячні системи нашої Сонячної системи - всі вони формувалися мільярди років тому разом із Сонячними планетами. З іншого боку, це може виявитися дуже корисним для астрономів, які зараз вивчають системи екзопланет, які ще знаходяться в процесі формування. Як пояснив Огіхара:
«Складно було б вивчити, чи справді Титан переживав цей процес. Наш сценарій можна було б перевірити шляхом дослідження супутників навколо позасонячних планет. Якщо буде знайдено багато одномонових систем, механізми формування таких систем стануть гарячою проблемою ».
Дослідження, що описує їхні висновки, під назвою "Формування одномісячних систем навколо газових гігантів", нещодавно з'явилося в журналі Астрономія та астрофізика. І обов’язково перегляньте це відео
