Los dos planetas más grandes de nuestro sistema solar, Júpiter y Saturno, también poseen los sistemas de satélites más grandes, es decir, la mayor cantidad de lunas. Actualmente, se han reportado más de 100 lunas en Júpiter, y Saturno, con sus numerosos anillos, cuenta con más de 280. Sin embargo, no todas estas lunas son iguales. La familia de lunas de Júpiter tiene cuatro miembros grandes, incluyendo la luna más grande del sistema solar, Ganímedes, mientras que la familia de Saturno está dominada por una sola luna grande, Titán, la segunda más grande del sistema solar.
Repensando la formación de lunas gigantes
Dado que ambos planetas son gigantes gaseosos, las razones de las diferencias en estos sistemas de satélites han intrigado a los astrónomos durante mucho tiempo. Las teorías sobre la formación de satélites han propuesto algunas posibilidades, pero estudios recientes sobre campos magnéticos estelares sugieren la necesidad de replantear estas teorías.
También existe un debate de larga data en torno a la acreción magnética y la formación de satélites: específicamente, si se puede formar una cavidad interna en el disco circumplanetario de Júpiter, la acumulación de material que orbita un planeta a partir de la cual podrían formarse satélites.
Desarrollo de un modelo unificado de satélites
Un modelo físicamente consistente que pueda explicar múltiples sistemas, como los sistemas de satélites de Júpiter y Saturno, podría aplicarse a otros sistemas planetarios y de satélites más allá del sistema solar. Esto motivó a un equipo de investigadores de instituciones de Japón y China, incluida la Universidad de Kioto, a desarrollar dicho modelo.
«Probar la teoría de la formación planetaria es algo difícil porque solo contamos con nuestro sistema solar como referencia, pero existen múltiples sistemas de satélites cercanos cuyas características detalladas podemos observar», afirma el primer autor, Yuri I. Fujii.
Simulación del interior de jóvenes gigantes gaseosos
Para comprender la evolución térmica de Júpiter y Saturno y cómo han variado sus campos magnéticos a lo largo del tiempo, el equipo realizó simulaciones numéricas de las estructuras internas de jóvenes gigantes gaseosos. El artículo se publicó en la revista Nature Astronomy.
El equipo también modeló numéricamente los discos circumplanetarios de ambos planetas y realizó simulaciones de N cuerpos para seguir la formación de satélites y la migración orbital utilizando el clúster de PC del Centro de Astrofísica Computacional del Observatorio Astronómico Nacional de Japón.
Los campos magnéticos dan forma a los sistemas lunares
Los resultados revelaron que la diferencia entre los grandes sistemas de satélites alrededor de Júpiter y Saturno se explica por las distintas estructuras de sus discos, originadas por la intensidad de sus campos magnéticos.
En concreto, el intenso campo magnético de Júpiter provocó la formación de una cavidad magnetosférica en el disco circumplanetario que rodea al joven gigante gaseoso, la cual probablemente capturó las lunas Io, Europa y Ganímedes. En cambio, el campo magnético del joven Saturno era demasiado débil para formar una cavidad, por lo que las lunas migratorias no pueden sobrevivir en el disco.
De cara al futuro, descubrimientos de exolunas
Este estudio sienta las bases para futuras observaciones de exolunas y discos circumplanetarios alrededor de gigantes gaseosos. El modelo del equipo predice que los gigantes gaseosos del tamaño de Júpiter o mayores desarrollarían sistemas compactos con múltiples lunas, mientras que alrededor de planetas gaseosos del tamaño de Saturno se formarían una o dos lunas.
A continuación, el equipo está interesado en ampliar su teoría a otras lunas y posibles sistemas de exolunas.
Con información de Nature
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