p Impressão artística de um satélite se formando ao redor de um planeta gasoso gigante que ainda está se formando ao redor de uma estrela. Crédito:Universidade de Nagoya
p Simulações numéricas mostram que o gradiente de temperatura no disco de gás em torno de um jovem planeta gigante de gás pode desempenhar um papel crítico no desenvolvimento de um sistema de satélite dominado por uma única grande lua, semelhante a Titan no sistema Saturno. Os pesquisadores descobriram que a poeira no disco circunplanetário pode criar uma "zona de segurança" que impede a lua de cair no planeta conforme o sistema evolui. p Os astrônomos acreditam que muitas das luas que vemos no sistema solar, especialmente luas grandes, formado junto com o planeta pai. Neste cenário, luas se formam a partir do gás e da poeira girando ao redor do planeta ainda em formação. Mas as simulações anteriores resultaram em todas as grandes luas caindo no planeta e sendo engolidas, ou várias luas grandes restantes. A situação observada em torno de Saturno, com muitas pequenas luas, mas apenas uma grande lua, não se encaixa em nenhum desses modelos.
p Yuri Fujii, um professor assistente designado na Universidade de Nagoya, e Masahiro Ogihara, professor assistente de projeto no Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ), criou um novo modelo de discos circunplanetários com uma distribuição de temperatura mais realista, considerando várias fontes de opacidades, incluindo poeira e gelo. Em seguida, eles simularam a migração orbital de luas, levando em consideração fatores como a pressão do gás do disco e a gravidade de outros satélites.
p Suas simulações mostram que existe uma "zona de segurança" onde a lua é afastada do planeta. Nesta área, o gás mais quente dentro da órbita empurra o satélite para fora e evita que ele caia no planeta.
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p Resultados da simulação mostrando os raios orbitais vs. o tempo de 7 luas hipotéticas com massa de Titã. Conforme a simulação avança, quase todos esses satélites caem no planeta, Contudo, o satélite mais externo sozinho sobrevive até que o gás do disco se dissipe. Este satélite reside temporariamente na "zona de segurança". Crédito:Fujii &Ogihara, A&A, 2020
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p Um cenário para a formação de uma única grande lua. (1) À medida que um planeta se forma, um disco contendo gás e poeira gira em torno do planeta. Materiais sólidos condensam neste disco. (2) Os componentes sólidos aumentam até o tamanho do satélite no disco circunplanetário. As simulações nesta pesquisa partiram desta etapa. (3) As órbitas desses satélites no disco mudam gradualmente devido à influência do gás. Muitos satélites se aproximam do planeta enquanto orbitam, e eventualmente cair no planeta. Contudo, um satélite com uma órbita localizada em uma "zona de segurança" não cai no planeta, mas mantém sua distância do planeta. (4) À medida que o gás no disco se dissipa, o satélite que sobreviver na “zona de segurança” permanecerá até o final com uma órbita estável. Crédito:NAOJ
p "Demonstramos pela primeira vez que um sistema com apenas uma grande lua ao redor de um planeta gigante pode se formar, "diz Fujii." Este é um marco importante para entender a origem de Titã. "
Resultados da simulação do mapa de migração para um disco. A direção da migração é interna / externa nas regiões azul / vermelha. (Vídeo) Os pontos pretos representam os satélites. Todos menos um desses satélites se movem em direção ao planeta e caem nele. O objeto mais externo se move para uma “zona de segurança” vermelha, permitindo que sobreviva até que o gás do disco se dissipe. Você pode ver que as posições das “zonas de segurança” mudam com o tempo. Crédito:Fujii &Ogihara, A&A, 2020 p Contudo, Ogihara diz, "Seria difícil examinar se Titã realmente experimentou esse processo. Nosso cenário poderia ser verificado por meio de pesquisas de satélites ao redor de planetas extrasolares. Se muitos sistemas de uma única exomoa forem encontrados, os mecanismos de formação de tais sistemas se tornarão uma questão candente. "
p O estudo, intitulado "Formação de sistemas de lua única em torno de gigantes gasosos, "foi publicado em
Astronomia e Astrofísica em março de 2020. As simulações desta pesquisa utilizaram o PC Cluster operado pela NAOJ.
