Júpiter e Saturno são os dois maiores planetas do Sistema Solar e ambos estão rodeados por enormes famílias de luas. Júpiter tem atualmente mais de 100 luas relatadas, enquanto Saturno, que também é circundado por um extenso sistema de anéis, tem mais de 280.
A composição desses sistemas lunares é muito diferente. Júpiter tem quatro luas especialmente grandes, incluindo Ganimedes, a maior lua do Sistema Solar. Saturno, em comparação, é dominado por Titã, a segunda maior lua do Sistema Solar.
Um mistério de longa data sobre a formação da lua
Como Júpiter e Saturno são gigantes gasosos, os astrónomos têm dificuldade em explicar porque é que as suas principais luas se desenvolveram de forma tão diferente. As teorias existentes sobre a formação de satélites oferecem várias respostas possíveis, mas pesquisas recentes sobre campos magnéticos estelares sugerem que algumas dessas ideias podem precisar de ser reconsideradas.
Uma questão não resolvida envolve a acreção magnética e a formação de satélites. Os investigadores têm debatido se o disco circunplanetário de Júpiter poderia ter desenvolvido uma região interior vazia. Um disco circunplanetário é a coleção rotativa de material em torno de um planeta jovem a partir do qual as luas podem se formar.
Uma única teoria fisicamente consistente, capaz de explicar os sistemas lunares de Júpiter e Saturno, também poderia ajudar os cientistas a compreender planetas e luas fora do Sistema Solar. Essa possibilidade levou pesquisadores de instituições do Japão e da China, incluindo a Universidade de Kyoto, a criar um novo modelo.
“Testar a teoria da formação planetária é algo difícil porque temos apenas o nosso Sistema Solar como referência, mas existem vários sistemas de satélites próximos de nós cujas características detalhadas podemos observar,” afirma o primeiro autor, Yuri I. Fujii.
Simulando o jovem Júpiter e Saturno
Os investigadores usaram simulações numéricas para examinar as estruturas internas e a evolução térmica de Júpiter e Saturno quando os planetas eram jovens. Isto permitiu-lhes estimar como os campos magnéticos dos planetas podem ter mudado ao longo do tempo.
Eles também modelaram os discos circunplanetários que circundam ambos os mundos. Além disso, a equipe executou simulações de N corpos para rastrear a formação de luas e o movimento gradual de suas órbitas. Os cálculos foram realizados usando o cluster PC do Centro de Astrofísica Computacional do Observatório Astronômico Nacional do Japão.
O campo magnético de Júpiter criou uma zona segura
As simulações indicam que os sistemas lunares contrastantes de Júpiter e Saturno podem ter surgido de diferenças nas estruturas dos seus discos circunplanetários. Essas diferenças, por sua vez, parecem ter sido controladas pela força do campo magnético de cada planeta.
O jovem Júpiter tinha um poderoso campo magnético que criou uma cavidade magnetosférica dentro do seu disco circunplanetário. Esta lacuna interna provavelmente ajudou a capturar e preservar Io, Europa e Ganimedes à medida que se moviam através do disco.
O campo magnético do jovem Saturno não era forte o suficiente para criar uma cavidade semelhante. Sem essa região protegida, as luas em migração não poderiam sobreviver dentro do disco de Saturno.
Previsão de sistemas lunares além do sistema solar
As descobertas podem ajudar a orientar futuras observações de exoluas e dos discos que rodeiam jovens gigantes gasosos. De acordo com o modelo, planetas tão grandes como Júpiter ou maiores deveriam tender a desenvolver sistemas compactos contendo várias luas.
Planetas gasosos mais próximos do tamanho de Saturno, no entanto, normalmente podem acabar com apenas uma ou duas luas.
Os investigadores planeiam agora aplicar a sua teoria a luas adicionais e a possíveis sistemas de exoluas em torno de planetas distantes.
