Dvi didžiausios mūsų Saulės sistemos planetos, Jupiteris ir Saturnas, taip pat turi didžiausias palydovų sistemas, arba daugiausiai palydovų. Šiuo metu Jupiterio palydovų skaičius viršija 100, o kartu su daugybe žiedų Saturnas turi daugiau nei 280 palydovų. Tačiau ne visi šie palydovai yra vienodi. Jupiterio mėnulių šeimoje yra keturi dideli nariai, įskaitant didžiausią Saulės sistemos mėnulį Ganimedą, o Saturno šeimoje dominuoja vienas didelis mėnulis – Titanas, antras pagal dydį Saulės sistemoje.
Jupiteris (apačioje kairėje) turi stiprų magnetinį lauką, kuris sukuria ertmę jo planetiniame diske. Saturnas (viršuje dešinėje) neturi stipraus magnetinio lauko, todėl jo planetinis diskas vystosi be ertmės. Nuotraukos autorius: Yuri I. Fujii / L-INSIGHT Kioto universitetas, iliustratorius: Shinichiro Kinoshita
Kaip formuojasi milžiniški mėnuliai
Kadangi abi planetos yra dujų milžinai, šių palydovų sistemų skirtumų priežastys jau seniai glumina astronomus. Palydovų formavimosi teorijos siūlo keletą galimybių, tačiau naujausi žvaigždžių magnetinių laukų tyrimai užsiminė apie poreikį persvarstyti šias teorijas.
Taip pat ilgai vyksta diskusijos apie magnetinę akreciją ir palydovų formavimąsi: konkrečiai, ar Jupiterio aplink planetą skriejančiame diske gali susidaryti vidinė ertmė – medžiagos sankaupa, iš kurios gali susidaryti palydovai.
Vieningo palydovų modelio kūrimas
Fiziškai nuoseklus modelis, galintis paaiškinti kelias sistemas, tokias kaip Jupiterio ir Saturno palydovų sistemos, gali būti taikomas ir kitoms planetų ir palydovų sistemoms už Saulės sistemos ribų. Tai paskatino bendradarbiaujančią tyrėjų komandą iš Japonijos ir Kinijos institucijų, įskaitant Kioto universitetą, sukurti tokį modelį.
„Planetų formavimosi teorijos patikrinimas yra šiek tiek sudėtingas, nes mes turime tik savo Saulės sistemą kaip atskaitos tašką, bet netoliese yra kelios palydovų sistemos, kurių išsamias charakteristikas galime stebėti“, – sako pirmasis autorius Yuri I. Fujii.
Jaunų dujų milžinų vidaus struktūrų modeliavimas
Norėdama suprasti Jupiterio ir Saturno šiluminę evoliuciją ir kaip jų magnetiniai laukai keitėsi laikui bėgant, komanda atliko skaitmeninius jaunų dujų milžinų vidaus struktūrų modeliavimus. Straipsnis paskelbtas žurnale „Nature Astronomy“.
Komanda taip pat skaitmeniniu būdu sumodeliavo abiejų planetų aplink planetą esančius diskus ir atliko N kūnų modeliavimą, kad sektų palydovų formavimąsi ir orbitinę migraciją, naudodama PC klasterį Japonijos nacionalinės astronomijos observatorijos skaičiavimo astrofizikos centre.
Magnetiniai laukai formuoja mėnulių sistemas
Rezultatai parodė, kad skirtumą tarp didelių palydovų sistemų aplink Jupiterį ir Saturną galima paaiškinti skirtingomis jų diskų struktūromis, atsirandančiomis dėl jų magnetinių laukų stiprumo.
Tiksliau sakant, stiprus Jupiterio magnetinis laukas sukėlė magnetosferos ertmės susidarymą aplink jauną dujų milžinę aplink planetą esančiame diske, kuri greičiausiai pritraukė Ijo, Europą ir Ganimedą. Tuo tarpu jauno Saturno magnetinis laukas buvo per silpnas, kad susidarytų ertmė, todėl migruojantys mėnuliai diske negalėjo išgyventi.
Žvilgsnis į egzomėnulių atradimus
Šis tyrimas suteikia pagrindą būsimiems egzomėnulių ir aplink planetą esančių diskų aplink dujų milžines stebėjimams. Komandos modelis prognozuoja, kad Jupiterio dydžio ar didesnės dujų milžinės sukurs kompaktiškas daugiapalypes sistemas, o aplink Saturno dydžio dujines planetas susidarys vienas ar du mėnuliai.
Toliau komanda domisi savo teorijos išplėtimu į kitus mėnulius ir potencialias egzomėnulių sistemas.
Yuri I. Fujii et al, Different architecture of Jupiter and Saturn satellite systems from magnetospheric cavity formation, Nature Astronomy (2026). DOI: 10.1038/s41550-026-02820-x
Journal information: Nature Astronomy
„Mokslo sriuba“: Jupiterio palydovas Europa ir jo paslaptingos gelmės
Kokie būtų lietaus lašai kituose pasauliuose?
NASA Juno zondas: skrydis virš Jupiterio šiaurinio polius infraraudonojoje šviesoje