ما وراء القمر الصناعي الوحيد للأرض (القمر) ، النظام الشمسي مليء بالأقمار. في الواقع ، يمتلك المشتري وحده 79 قمرًا صناعيًا طبيعيًا معروفًا بينما يمتلك زحل أقمارًا معروفة أكثر من أي جسم فلكي - قوة 82. ولأطول وقت ، افترض علماء الفلك أن الأقمار تتكون من أقراص كواكب حول كوكب أصل وأن الأقمار والكوكب تشكل جنبا إلى جنب.
ومع ذلك ، أجرى العلماء العديد من المحاكاة العددية التي أظهرت أن هذه النظرية معيبة. علاوة على ذلك ، فإن نتائج هذه المحاكاة لا تتوافق مع ما نراه في جميع أنحاء المجموعة الشمسية. لحسن الحظ ، أجرى فريق من الباحثين اليابانيين مؤخرًا سلسلة من المحاكاة أسفرت عن نموذج أفضل لكيفية تشكيل أقراص الغاز والغبار لأنظمة القمر التي نراها اليوم.
حول الكواكب مثل زحل ، تقترن الأقمار الكبيرة مثل تيتان مع عدة أقمار أصغر ومئات من الأقمار الصغيرة. الوضع هو نفسه مع المشتري وأورانوس ، التي تحتوي على حفنة من الأقمار الصناعية الكبيرة التي تمثل غالبية الكتلة في النظام بينما الباقي صغير أو حتى صغير بالمقارنة. لا يتوافق أي من هذه الأمثلة مع ما أظهرته النماذج السابقة لتكوين القمر.
لمعالجة هذا التفاوت ، قام الأستاذان المساعدان يوري فوجي وماساهيرو أوجيهارا - من جامعة ناغويا والمرصد الفلكي الوطني الياباني (NAOJ) ، على التوالي - بإدارة نموذج جديد لتكوين القمر يتضمن توزيعًا أكثر واقعية لدرجة الحرارة بناءً على درجات متفاوتة من الغبار و الجليد في قرص الكواكب الأولية.
ثم أجروا سلسلة من المحاكاة باستخدام هذا النموذج أخذت في الاعتبار الضغط من غاز القرص والتأثير الذي ستحدثه قوة الجاذبية للأقمار الصناعية الأخرى. وفقًا لمحاكاة ، فإن النموذج الذي طوره Fujii و Ogihara يسمح بتطوير نظام الأقمار الصناعية التي يهيمن عليها قمر كبير واحد - كما نرى مع Titan و Saturn.
علاوة على ذلك ، وجدوا أن الغبار الموجود في القرص الكواكب يمكن أن يخلق "منطقة أمان" تمنع القمر الكبير من السقوط في الكوكب مع تطور النظام. يتكون السيناريو الذي يحدث فيه هذا (كما هو موضح أدناه) من أربع خطوات ، والثالث من الرابع يحدث ضمن محاكاة فوجي وأوجيهارا.
في الخطوة الأولى ، يدور قرص يحتوي على غاز وغبار حول الكوكب حيث يتشكل ويتكثف المواد الصلبة في القرص. في الخطوة الثانية ، تنمو المكونات الصلبة للقرص لتصل إلى حجم القمر الصناعي في القرص الكواكب. في المرحلة الثالثة ، تتغير مدارات هذه الأقمار بشكل تدريجي بسبب تأثير الغاز في القرص.
من هذه النقطة فصاعدًا ، يقترب العديد من الأقمار الصناعية من الكوكب في مداراتها ويسقطون فيه في نهاية المطاف. في هذه الأثناء ، فإن قمرًا صناعيًا كبيرًا بمدار في "منطقة أمان" قادر على الحفاظ على بعده عن الكوكب. في المرحلة الرابعة والأخيرة ، يتبدد الغاز الموجود في القرص ويظل القمر الصناعي الذي يبقى على قيد الحياة في "منطقة الأمان" في مدار ثابت.
قال فوجي في بيان صحفي صدر مؤخراً عن CFCA: "لقد أظهرنا للمرة الأولى أن نظامًا به قمر كبير واحد فقط حول كوكب عملاق يمكن أن يتشكل". "هذا معلم هام لفهم أصل تيتان."
ومع ذلك ، فإن النموذج له قيود عندما يتعلق الأمر بتيتان وأنظمة القمر الأخرى في نظامنا الشمسي - والتي شكلت جميعها قبل مليارات السنين مع الكواكب الشمسية. على الجانب الإيجابي ، يمكن أن يكون مفيدًا جدًا لعلماء الفلك الذين يدرسون حاليًا أنظمة الكواكب الخارجية التي لا تزال في طور التكوين. كما أوضح أوجيهارا:
"سيكون من الصعب فحص ما إذا كانت Titan قد مرت بالفعل بهذه العملية. يمكن التحقق من السيناريو الخاص بنا من خلال البحث عن الأقمار الصناعية حول الكواكب خارج المجموعة الشمسية. إذا تم العثور على العديد من أنظمة exomoon الفردية ، فإن آليات تشكيل هذه الأنظمة ستصبح قضية ساخنة.
الدراسة التي تصف نتائجها ، بعنوان "تكوين أنظمة القمر الواحد حول عمالقة الغاز" ، ظهرت مؤخراً في المجلة الفلك والفيزياء الفلكية. وتأكد من التحقق من هذا الفيديو
