Utover jordas eneste satellitt (Månen), er solsystemet fullstappet av måner. Faktisk har Jupiter alene 79 kjente naturlige satellitter mens Saturn har de mest kjente månene fra et hvilket som helst astronomisk legeme - en robust 82. I lengste tid har astronomer teoretisert at det dannes måner fra omkretsplanlagte disker rundt en moderplanet og at månene og planeten form sammen.
Imidlertid har forskere gjennomført flere numeriske simuleringer som har vist at denne teorien er feilaktig. Resultatene av disse simuleringene stemmer ikke overens med det vi ser i hele solsystemet. Heldigvis gjennomførte et team av japanske forskere nylig en serie simuleringer som ga en bedre modell for hvordan disker av gass og støv kan danne de slags månesystemer vi ser i dag.
Rundt planeter som Saturn er store måner som Titan sammenkoblet med flere mindre måner og hundrevis av bittesmå. Situasjonen er den samme med Jupiter og Uranus, som har en håndfull store satellitter som står for størstedelen av massen i systemet mens resten er små eller til og med små. Ingen av disse eksemplene stemmer overens med hva tidligere modeller av månedannelse har vist.
For å imøtekomme denne ulikheten kjørte henholdsvis assistentprofessorer Yuri Fujii og Masahiro Ogihara - fra Nagoya University og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) en ny modell av månedannelse som innlemmet en mer realistisk temperaturfordeling basert på varierende støv og is i den protoplanetære disken.
De kjørte deretter en serie simuleringer med denne modellen som tok høyde for presset fra diskens gass og innflytelsen som andre satellitters gravitasjonskraft ville ha. I følge simuleringene deres tillater modellen utviklet av Fujii og Ogihara å utvikle et system med satellitter dominert av en eneste stor måne - som vi ser med Titan og Saturn.
Dessuten fant de ut at støvet i en circumplanetary disk kan skape en "sikkerhetssone" som ville hindre den store månen fra å falle inn i planeten når systemet utvikler seg. Scenariet hvor dette skjer (vist nedenfor) består av fire trinn, hvor den tredje av fjerde forekommer innenfor Fujii og Ogiharas simulering.
I trinn en roterer en plate som inneholder gass og støv rundt planeten når den dannes og faste materialer kondenserer i disken. I trinn to vokser de faste komponentene på disken til størrelsen på satellitten i den circumplanetary disken. I trinn tre endres banene til disse satellittene gradvis på grunn av gasspåvirkningen på disken.
Det er fra dette tidspunktet og fremover at mange av satellittene trekker nærmere planeten i sine baner og til slutt faller inn i den. I mellomtiden er en stor satellitt med en bane i en "sikkerhetssone" i stand til å opprettholde sin avstand fra planeten. I fjerde og siste trinn forsvinner gassen på disken og satellitten som overlever i "sikkerhetssonen" forblir i en stabil bane.
"Vi demonstrerte for første gang at det kan dannes et system med bare en stor måne rundt en gigantisk planet," sa Fujii i en fersk pressemelding fra CFCA. "Dette er en viktig milepæl for å forstå opprinnelsen til Titan."
Imidlertid har modellen begrensninger når det gjelder Titan og andre månesystemer i vårt solsystem - som alle dannet for milliarder av år siden sammen med solplaneter. På plussiden kan det vise seg å være veldig nyttig for astronomer som for tiden studerer eksoplanetsystemer som fortsatt er i ferd med å danne. Som Ogihara forklarte:
”Det ville være vanskelig å undersøke om Titan faktisk opplevde denne prosessen. Scenariet vårt kan bekreftes gjennom forskning av satellitter rundt ekstrasolare planeter. Hvis mange enkelteksempler-systemer blir funnet, vil dannelsesmekanismer for slike systemer bli et rødglødende tema. "
Studien som beskriver funnene deres, med tittelen “Formasjon av enmånesystemer rundt gassgiganter”, dukket nylig opp i tidsskriftet Astronomi og astrofysikk. Og husk å sjekke ut denne videoen
