Jenseits des einzigen Satelliten der Erde (des Mondes) ist das Sonnensystem voller Monde. Tatsächlich hat Jupiter allein 79 bekannte natürliche Satelliten, während Saturn die bekanntesten Monde eines astronomischen Körpers besitzt - eine robuste 82. Seit langem haben Astronomen die Theorie aufgestellt, dass sich Monde aus zirkumplanetaren Scheiben um einen Mutterplaneten bilden und dass sich die Monde und der Planet befinden Form nebeneinander.
Wissenschaftler haben jedoch mehrere numerische Simulationen durchgeführt, die gezeigt haben, dass diese Theorie fehlerhaft ist. Darüber hinaus stimmen die Ergebnisse dieser Simulationen nicht mit dem überein, was wir im gesamten Sonnensystem sehen. Zum Glück hat ein Team japanischer Forscher kürzlich eine Reihe von Simulationen durchgeführt, die ein besseres Modell dafür lieferten, wie Gas- und Staubscheiben die Arten von Mondsystemen bilden können, die wir heute sehen.
Um Planeten wie Saturn herum werden große Monde wie Titan mit mehreren kleineren Monden und Hunderten winziger Monde gepaart. Ähnlich verhält es sich mit Jupiter und Uranus, die eine Handvoll großer Satelliten haben, die den größten Teil der Masse im System ausmachen, während der Rest im Vergleich klein oder sogar winzig ist. Keines dieser Beispiele stimmt mit früheren Modellen der Mondbildung überein.
Die Assistenzprofessoren Yuri Fujii und Masahiro Ogihara von der Nagoya University und dem National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) haben dieses neue Modell der Mondbildung entwickelt, das eine realistischere Temperaturverteilung auf der Grundlage unterschiedlicher Staub- und Staubgrade enthält Eis in der protoplanetaren Scheibe.
Anschließend führten sie eine Reihe von Simulationen mit diesem Modell durch, bei denen der Druck des Scheibengases und der Einfluss der Gravitationskraft anderer Satelliten berücksichtigt wurden. Ihren Simulationen zufolge ermöglicht das von Fujii und Ogihara entwickelte Modell die Entwicklung eines Satellitensystems, das von einem einzigen großen Mond dominiert wird - wie wir bei Titan und Saturn sehen.
Darüber hinaus stellten sie fest, dass der Staub in einer zirkumplanetaren Scheibe eine „Sicherheitszone“ schaffen könnte, die verhindert, dass der große Mond während der Entwicklung des Systems auf den Planeten fällt. Das Szenario, in dem dies auftritt (siehe unten), besteht aus vier Schritten, von denen der dritte bis vierte innerhalb der Simulation von Fujii und Ogihara auftritt.
In Schritt eins dreht sich eine Scheibe, die Gas und Staub enthält, um den Planeten, während er sich bildet und feste Materialien in der Scheibe kondensieren. In Schritt zwei wachsen die festen Komponenten der Scheibe auf die Größe des Satelliten in der zirkumplanetaren Scheibe. In Stufe drei ändern sich die Umlaufbahnen dieser Satelliten aufgrund des Einflusses von Gas in der Scheibe allmählich.
Von diesem Punkt an nähern sich viele der Satelliten in ihren Umlaufbahnen dem Planeten und fallen schließlich hinein. Währenddessen kann ein großer Satellit mit einer Umlaufbahn in einer „Sicherheitszone“ seinen Abstand zum Planeten halten. In der vierten und letzten Stufe löst sich das Gas in der Scheibe auf und der Satellit, der in der „Sicherheitszone“ überlebt, bleibt in einer stabilen Umlaufbahn.
"Wir haben zum ersten Mal gezeigt, dass sich ein System mit nur einem großen Mond um einen riesigen Planeten bilden kann", sagte Fujii kürzlich in einer Pressemitteilung der CFCA. "Dies ist ein wichtiger Meilenstein, um den Ursprung von Titan zu verstehen."
Das Modell hat jedoch Einschränkungen, wenn es um Titan und andere Mondsysteme in unserem Sonnensystem geht - die alle vor Milliarden von Jahren zusammen mit den Sonnenplaneten entstanden sind. Auf der positiven Seite könnte es sich für Astronomen als sehr nützlich erweisen, die derzeit Exoplaneten-Systeme untersuchen, die sich noch im Entstehungsprozess befinden. Wie Ogihara erklärte:
„Es wäre schwierig zu untersuchen, ob Titan diesen Prozess tatsächlich erlebt hat. Unser Szenario könnte durch die Erforschung von Satelliten um extrasolare Planeten verifiziert werden. Wenn viele Einzel-Exomoon-Systeme gefunden werden, werden die Bildungsmechanismen solcher Systeme zu einem brandaktuellen Thema. “
Die Studie mit dem Titel „Bildung von Einzelmondsystemen um Gasriesen“, die ihre Ergebnisse beschreibt, wurde kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Astronomie & Astrophysik. Schauen Sie sich auch dieses Video an
