Ud over Jordens eneste satellit (Månen) er solsystemet fyldt med måner. Faktisk har Jupiter alene 79 kendte naturlige satellitter, mens Saturn har de mest kendte måner fra ethvert astronomisk legeme - en robust 82. I længste tid har astronomer teoretiseret, at der dannes måner fra circumplanetary skiver omkring en forælderplanet, og at månerne og planeten form sammen med hinanden.
Imidlertid har forskere udført flere numeriske simuleringer, der har vist, at denne teori er mangelfuld. Hvad mere er, resultaterne af disse simuleringer er uforenelige med det, vi ser i hele solsystemet. Heldigvis gennemførte et team af japanske forskere for nylig en række simuleringer, der gav en bedre model for, hvordan skiver af gas og støv kan danne de slags månesystemer, vi ser i dag.
Omkring planeter som Saturn er store måner som Titan parret med flere mindre måner og hundreder af små. Situationen er den samme med Jupiter og Uranus, som har en håndfuld store satellitter, der tegner sig for størstedelen af massen i systemet, mens resten er små eller endda små til sammenligning. Ingen af disse eksempler stemmer overens med, hvad tidligere modeller af månedannelse har vist.
Med denne ulighed kørte lektorer Yuri Fujii og Masahiro Ogihara - fra Nagoya University og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) henholdsvis - en ny model for månedannelse, der indeholdt en mere realistisk temperaturfordeling baseret på forskellige grader af støv og is i den protoplanetære disk.
De kørte derefter en række simuleringer med denne model, der tog højde for tryk fra diskens gas og den indflydelse, som andre satelliters tyngdekraft ville have. I henhold til deres simuleringer tillader modellen udviklet af Fujii og Ogihara udviklingen af et satellitsystem domineret af en enkelt stor måne - som vi ser med Titan og Saturn.
Derudover fandt de, at støvet i en circumplanetary disk kunne skabe en "sikkerhedszone", der ville forhindre den store måne i at falde ned i planeten, når systemet udvikler sig. Scenariet, hvor dette forekommer (vist nedenfor), består af fire trin, hvoraf den tredje af fjerde forekommer inden for Fujii og Ogiharas simulering.
I trin 1 roterer en disk, der indeholder gas og støv, rundt om planeten, når den dannes, og faste materialer kondenseres i disken. I trin to vokser de faste komponenter på disken til størrelsen på satellitten i den circumplanetary disk. I trin tre ændres banerne af disse satellitter gradvist på grund af påvirkningen af gas på disken.
Det er fra dette tidspunkt og fremefter, at mange af satellitterne nærmer sig planeten i deres kredsløb og til sidst falder ind i den. I mellemtiden er en stor satellit med en bane i en ”sikkerhedszone” i stand til at bevare sin afstand fra planeten. I det fjerde og sidste trin adskilles gassen på disken, og satellitten, der overlever i ”sikkerhedszonen”, forbliver i en stabil bane.
”Vi demonstrerede for første gang, at der kan dannes et system med kun en stor måne omkring en gigantisk planet,” sagde Fujii i en nylig CFCA-pressemeddelelse. ”Dette er en vigtig milepæl for at forstå Titans oprindelse.”
Modellen har imidlertid begrænsninger, når det gælder Titan og andre månesystemer i vores solsystem - som alle dannede for milliarder af år siden sammen med solplaneterne. På plussiden kunne det vise sig at være meget nyttigt for astronomer, der i øjeblikket studerer exoplanetsystemer, der stadig er i færd med at blive dannet. Som Ogihara forklarede:
”Det ville være vanskeligt at undersøge, om Titan faktisk oplevede denne proces. Vores scenarie kunne verificeres gennem forskning af satellitter omkring ekstrasolære planeter. Hvis der findes mange enkelt-exomoon-systemer, vil dannelsesmekanismerne for sådanne systemer blive et red-hot problem. ”
Undersøgelsen, der beskriver deres fund, med titlen "Dannelse af enkeltmånesystemer omkring gasgiganter", dukkede for nylig op i tidsskriftet Astronomi & astrofysik. Og sørg for at tjekke denne video
