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 satélites dominado por uma única lua grande, semelhante a Titã no sistema de Saturno. Pesquisadores descobriram que a poeira no disco circplanetário pode criar uma “zona de segurança” que impede a lua de cair no planeta à medida que o sistema evolui.
Os astrônomos acreditam que muitas das luas que vemos no sistema solar, especialmente as grandes, se formaram junto com o planeta pai. Nesse cenário, as luas se formam a partir do gás e poeira girando em torno do planeta ainda em formação. Mas simulações anteriores resultaram em todas as luas grandes caindo no planeta e sendo engolidas, ou várias luas grandes restantes. A situação observada em torno de Saturno, com muitas luas pequenas, mas apenas uma lua grande, não se encaixa em nenhum desses modelos.
Yuri Fujii, professor assistente designado na Universidade de Nagoya, e Masahiro Ogihara, professor assistente de projeto no Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ), criaram um novo modelo de discos circulares com uma distribuição de temperatura mais realista, considerando várias fontes de opacidades, incluindo poeira e gelo. Em seguida, eles simularam a migração orbital das luas, levando em consideração fatores como a pressão do gás em disco e a gravidade de outros satélites.
Suas simulações mostram que existe uma “zona de segurança” onde a lua é empurrada para longe do planeta. Nesta área, o gás mais quente dentro da órbita empurra o satélite para fora e evita que ele caia no planeta.
“Demonstramos pela primeira vez que um sistema com apenas uma lua grande ao redor de um planeta gigante pode se formar”, diz Fujii. “Este é um marco importante para entender a origem de Titã”.
Resultados de 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, exceto 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 ele 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
No entanto, Ogihara diz: “Seria difícil examinar se Titã realmente passou por esse processo. Nosso cenário pode ser verificado através da pesquisa de satélites em torno de planetas extra-solares. Se forem encontrados muitos sistemas de um único exomoon, os mecanismos de formação desses sistemas se tornarão um questão em brasa “.
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 nesta pesquisa usaram o PC Cluster operado pelo NAOJ.
Publicado em 14/03/2020 13h33
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