Júpiter y Saturno son los dos planetas más grandes del sistema solar y ambos están rodeados por grandes familias de lunas. Júpiter tiene actualmente más de 100 lunas, mientras que Saturno, rodeado por un extenso sistema de anillos, tiene más de 280.
La composición de esos sistemas lunares es muy diferente. Júpiter tiene cuatro lunas particularmente grandes, incluida Ganímedes, la luna más grande del Sistema Solar. En comparación, Saturno está dominado por Titán, la segunda luna más grande del Sistema Solar.
Un misterio de larga data sobre la formación de la luna
Debido a que tanto Júpiter como Saturno son gigantes gaseosos, los astrónomos han luchado por explicar por qué sus lunas principales evolucionaron de manera tan diferente. Las teorías existentes sobre la formación de satélites ofrecen varias respuestas posibles, pero estudios recientes del campo magnético estelar sugieren que es posible que sea necesario reconsiderar algunas de estas ideas.
Una cuestión sin resolver tiene que ver con el crecimiento magnético y la formación de satélites. Los investigadores han debatido si el disco circumplanetario de Júpiter podría haber formado una región interior hueca. Un disco circunestelar es una colección de material que gira alrededor de un planeta joven a partir del cual se pudo haber formado la luna.
Una única teoría físicamente consistente capaz de explicar los sistemas lunares de Júpiter y Saturno podría ayudar a los científicos a comprender los planetas y lunas extrasolares. Esta posibilidad llevó a investigadores de instituciones de Japón y China, incluida la Universidad de Kioto, a desarrollar un nuevo modelo.
“Probar la teoría de la formación de planetas es algo difícil porque sólo tenemos nuestro propio sistema solar, pero hay múltiples sistemas de satélites cercanos cuyas propiedades detalladas podemos observar”, dijo el primer autor, Yuri I. Fuji.
Simulación de los jóvenes Júpiter y Saturno.
Los investigadores utilizaron simulaciones numéricas para examinar la estructura interna y la evolución térmica de Júpiter y Saturno cuando los planetas eran jóvenes. Esto les permitió estimar cómo podrían haber cambiado los campos magnéticos del planeta con el tiempo.
También modelaron los discos circulares que rodean ambos mundos. Además, el equipo realizó simulaciones de N cuerpos para rastrear la formación de las lunas y el movimiento gradual de sus órbitas. Los cálculos se realizaron utilizando el grupo de PC del Centro de Astrofísica Computacional del Observatorio Astronómico Nacional de Japón.
El campo magnético de Júpiter creó una zona segura
Las simulaciones indican que los sistemas lunares opuestos de Júpiter y Saturno pueden haber surgido de diferencias en la estructura de sus discos circunestelares. Estas diferencias, a su vez, parecen estar controladas por la fuerza del campo magnético de cada planeta.
El joven Júpiter tenía un fuerte campo magnético que creó una cavidad magnética dentro de su disco circunestelar. Esta brecha interior probablemente ayudó a capturar y preservar a Ío, Europa y Ganímedes a su paso por el disco.
El campo magnético del joven Saturno no era lo suficientemente fuerte como para crear cavidades similares. Sin esa zona protegida, las lunas en migración no podrían sobrevivir dentro del disco de Saturno.
Predicciones de sistemas lunares fuera del sistema solar.
Los resultados podrían ayudar a guiar futuras observaciones de exolunas y discos que rodean a jóvenes gigantes gaseosos. Según el modelo, los planetas tan grandes o mayores que Júpiter tienden a desarrollar sistemas compactos que contienen varias lunas.
Sin embargo, los planetas gaseosos cercanos al tamaño de Saturno suelen terminar con sólo una o dos lunas.
Los investigadores ahora planean aplicar su teoría a posibles sistemas de exolunas alrededor de lunas adicionales y planetas distantes.
