Każda z planet-olbrzymów Układu Słonecznego posiada system satelitów, spośród których najbardziej znane są księżyce Jowisza: wulkaniczny Io i Europa, której znaczna część prawdopodobnie zalana jest wodą oraz obiegający Saturna Tytan, posiadający gęstą, bogatą w związki organiczne atmosferę. Okazuje się, że choć poszczególne satelity znacznie się od siebie różnią, to ich układy wykazują uderzające podobieństwo.

Tłumaczenie: Joanna Krenz

Naukowcy z Southwest Research Institute w San Antonio, dr Robin Canup i dr William Ward, podjęli się wyjaśnienia ważnego problemu, dotyczącego satelitów planet gazowych. Okazuje się, że stosunek masy układu księżyców każdej z nich do masy planety, do której należy, jest stały i wynosi w przybliżeniu 1:10 000. Zarówno w przypadku Jowisza, którego cztery księżyce są niemal tej samej wielkości oraz podobnego pod tym względem Urana, jak i Saturna, wokół którego krąży jedno duże i wiele małych tego typu ciał. Dla porównania satelity planet wewnętrznych, charakteryzujących się stałym stanem skupienia, mają masę znacznie większą w stosunku do swych macierzystych planet – masa Księżyca stanowi 0,01 masy Ziemi, a masa Charona aż 0,1 masy Plutona, okrążanego przez ów obiekt.

Poszukując odpowiedzi na pytanie, dlaczego satelity planet gazowych są tak małe, a ich układy stanowią zawsze tę samą część masy planety, dwaj naukowcy stworzyli teorię, według której kluczową rolę w formowaniu się księżyców odegrał gaz. W myśl tej teorii, nowo utworzona planeta gazowa gromadziła wokół siebie wodór oraz ciała stałe – odłamki skalne czy kawałki lodu. Końcowym stadium jej powstawania był napływ dużej ilości materii z orbity Słońca w jej własną orbitę i utworzenie się w płaszczyźnie równikowej, składającego się z gazu, lodu i skał, dysku. To w jego obrębie, według Canupa i Warda, miałyby uformować się satelity.

Rosnąca grawitacja satelitów powodowała powstawanie wewnątrz dysku fal spiralnych, które oddziałując na owe satelity, przyczyniały się do coraz silniejszego zacieśniania się ich orbit. W miarę wzrostu satelitów spirale orbit zbliżały się zatem ku powierzchni planety.

Być może to równowaga dwóch procesów – napływu gazu i ciał stałych podczas tworzenia się satelitów oraz ciągłe zmniejszanie się odległości tych obiektów od gazowych planet macierzystych – spowodowała, iż ich masy nigdy nie przekraczają setnej części procenta masy planety.

Przeprowadzone przez zespoły Canupa i Warda symulacje i analityczne oszacowania potwierdzają słuszność teorii. Są także pierwszymi symulacjami, które ukazują systemy satelitów podobne do systemów, wytworzonych przez planety-olbrzymy Układu Słonecznego, zarówno pod względem liczby krążących ciał, ich maksymalnych mas, jak i wielkości orbit. Jedynie pochodzenie satelitów Urana nie jest do końca jasne. Czy rezultaty przeprowadzonych badań można zastosować także i do niego, zależy – jak twierdzi Canup – od przyczyny, która spowodowała blisko 98-stopniowe nachylenie jego osi. Nad tą kwestią naukowcy wciąż pracują.

Co nowa teoria wnosi do badań nad układami pozasłonecznymi? Wynika z niej, że planety o masie zbliżonej do masy Jowisza mają satelity o rozmiarach nieprzekraczających rozmiarów Marsa. Nie mogą więc być okrążane przez obiekty, przypominające Ziemię, co jest faktem niezwykle istotnym w rozważaniach o możliwości zamieszkiwania księżyców odległych planet.

Autor

Redakcja AstroNETu
Redakcja AstroNETu

Komentarze

  1. Oskar.K    

    Ziemiopodobne księżyce — Zawsze istnieje nadzieja na to że księżyc o rozmiarach podobnych do Ziemii zostanie przez tą planetę przechwycony.Zresztą i tak warunki na takich księżycach “nieco” by się różniły od tych na Ziemii(synchronizacja okresów obrotu i obiegu, zaćmienia gwiazdy przez planetę itp.).

    1. Fallen    

      Jak najbardziej — … się zgadzam. Wyciągnięte wnioski z obserwacji Naszego Układu Słonecznego są ważne, ale nie można ich w pełni ekstrapolować na inne układy. Nie zdziwiłoby mnie np., gdyby kiedyś odnaleziono gazowego giganta o niejasnym statusie planeta/brązowy karzeł, krążącego wokół gwiazdy, a posiadającego satelity wielkości Ziemi lub większe.

Komentarze są zablokowane.