Астрономы выяснили, почему у Юпитера больше крупных спутников, чем у Сатурна

Коллектив исследователей из Японии и Китая представил научную модель, которая проливает свет на фундаментальные различия в устройстве спутниковых семейств Юпитера и Сатурна. Согласно выводам ученых, решающим фактором, определяющим выживаемость и интенсивность роста массивных лун в протопланетных дисках, является мощность магнитного поля планеты-гиганта.

Юпитер и Сатурн — титаны Солнечной системы, обладающие обширными «свитами» из небесных тел: в распоряжении Юпитера более сотни спутников, тогда как у Сатурна их насчитывается свыше 280. Тем не менее, примечательна диспропорция: у Юпитера есть четыре гигантских спутника (галилеевы луны — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто), в то время как у Сатурна лишь один объект сопоставимого масштаба — Титан. Долгое время этот феномен оставался предметом научных дискуссий.

Работу возглавили специалисты Юри И. Фудзии из Киотского университета и университета Нагоя при поддержке коллег из Шанхайского университета Цзяо Тун и Центра астробиологии в Митаке. С помощью высокопроизводительных вычислительных мощностей Национальной астрономической обсерватории Японии команда провела комплексное моделирование процессов, анализируя взаимосвязь между магнитными характеристиками и термодинамикой аккреционных дисков газовых гигантов.

Выяснилось, что внушительная индукция магнитного поля Юпитера (порядка 417 мкТл) спровоцировала появление своего рода магнитосферной полости в аккреционном диске, что послужило защитным механизмом для роста крупных лун. Напротив, сравнительно слабое поле Сатурна (около 21 мкТл) не обеспечило подобных условий, что привело к потере большинства формирующихся массивных спутников. Эта закономерность наглядно объясняет, почему системы этих планет развивались по столь разным сценариям.

Кроме того, полученные данные объясняют, почему Каллисто не вовлечена в орбитальный резонанс 1:2:4, характерный для трех внутренних галилеевых спутников. Данное исследование имеет важное прикладное значение для астрономии: теперь ученые могут точнее прогнозировать состав систем экзопланет. Предполагается, что газовые гиганты юпитерианского типа склонны к формированию плотных систем из нескольких массивных спутников, тогда как «сатурноподобные» планеты чаще обладают лишь одной-двумя крупными лунами в окружении множества мелких объектов.

Данная работа открывает новые горизонты в изучении формирования экзопланетных систем и углубляет наше понимание эволюционных процессов, протекавших на заре существования Солнечной системы.

Источник: iXBT