Tin tức Khoa học Skynet

Vùng an toàn cứu những mặt trăng khổng lồ khỏi sự lao xuống chết người

Ngày:
Th3 10, 2020
Tóm tắt:

Mô phỏng số cho thấy độ dốc nhiệt độ trong đĩa khí xung quanh một hành tinh khí khổng lồ trẻ có thể đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của một hệ thống vệ tinh do một mặt trăng lớn duy nhất, tương tự như Titan xung quanh Sao Thổ. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng bụi trong đĩa quanh hành tinh có thể tạo ra một “vùng an toàn”, giúp mặt trăng không rơi vào hành tinh khi hệ thống phát triển.

Chia sẻ:
BÀI VIẾT ĐẦY ĐỦ

Mô phỏng số cho thấy độ dốc nhiệt độ trong đĩa khí xung quanh một hành tinh khí khổng lồ trẻ có thể đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của một hệ thống vệ tinh do một mặt trăng lớn duy nhất, tương tự như Titan xung quanh Sao Thổ. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng bụi trong đĩa quanh hành tinh có thể tạo ra một “vùng an toàn”, giúp mặt trăng không rơi vào hành tinh khi hệ thống phát triển.

Minh họa của một nghệ sĩ về một vệ tinh hình thành xung quanh một hành tinh khí khổng lồ vẫn đang hình thành xung quanh một ngôi sao. (Tín dụng: Đại học Nagoya)
Hình 1: Ấn tượng của một nghệ sĩ về một vệ tinh hình thành xung quanh một hành tinh khí khổng lồ vẫn đang hình thành xung quanh một ngôi sao.
(Tín dụng: Đại học Nagoya)

Các nhà thiên văn học tin rằng nhiều mặt trăng mà chúng ta nhìn thấy trong Hệ Mặt trời, đặc biệt là các mặt trăng lớn, được hình thành cùng với hành tinh mẹ. Trong kịch bản này, các mặt trăng hình thành từ khí và bụi quay xung quanh hành tinh vẫn đang hình thành. Nhưng các mô phỏng trước đó đã dẫn đến việc tất cả các mặt trăng lớn rơi vào hành tinh và bị nuốt chửng hoặc trong nhiều mặt trăng lớn còn lại. Tình huống chúng ta quan sát xung quanh Sao Thổ, với nhiều mặt trăng nhỏ nhưng chỉ có một mặt trăng lớn, không phù hợp với một trong hai mô hình này.

Yuri Fujii, một giáo sư trợ lý được chỉ định tại Đại học Nagoya và Masahiro Ogihara, một giáo sư trợ lý dự án tại Đài quan sát thiên văn quốc gia Nhật Bản (NAOJ), đã tạo ra một mô hình mới của các đĩa quanh hành tinh với phân bố nhiệt độ thực tế hơn bằng cách xem xét nhiều nguồn của opacity bụi và băng Sau đó, họ mô phỏng sự di chuyển quỹ đạo của các mặt trăng xem xét áp suất từ ​​khí đĩa và trọng lực của các vệ tinh khác.

Mô phỏng của họ cho thấy có một “vùng an toàn” nơi mặt trăng bị đẩy ra khỏi hành tinh. Trong khu vực này, khí ấm hơn trong quỹ đạo đẩy vệ tinh ra ngoài và ngăn không cho nó rơi xuống hành tinh.

“Lần đầu tiên chúng tôi đã chứng minh rằng một hệ thống chỉ có một mặt trăng lớn xung quanh một hành tinh khổng lồ có thể hình thành”, Fujii nói. “Đây là một cột mốc quan trọng để hiểu nguồn gốc của Titan.”

Nhưng Ogihara cảnh báo, “Thật khó để kiểm tra xem Titan có thực sự trải qua quá trình này hay không. Kịch bản của chúng tôi có thể được xác minh thông qua nghiên cứu các vệ tinh xung quanh các hành tinh ngoài hệ mặt trời. Nếu nhiều hệ thống exomoon đơn lẻ được tìm thấy, các cơ chế hình thành của các hệ thống đó sẽ trở thành màu đỏ -vấn đề nóng.”

Hình 1: Kết quả mô phỏng cho thấy bán kính quỹ đạo so với thời gian của 7 mặt trăng giả thuyết có khối lượng Titan. Khi quá trình mô phỏng tiến triển, gần như tất cả các vệ tinh này rơi vào hành tinh, tuy nhiên, một mình vệ tinh ngoài cùng vẫn tồn tại cho đến khi khí đĩa tan đi. Vệ tinh này tạm trú trong vùng an toàn của thành phố. (Xem Hình 3) (Tín dụng: Fujii & Ogihara, A & A, 2020)
Hình 1: Kết quả mô phỏng cho thấy bán kính quỹ đạo so với thời gian của 7 mặt trăng giả thuyết có khối lượng Titan. Khi quá trình mô phỏng tiến triển, gần như tất cả các vệ tinh này rơi vào hành tinh, tuy nhiên, một mình vệ tinh ngoài cùng vẫn tồn tại cho đến khi khí đĩa tan đi. Vệ tinh này tạm trú trong vùng an toàn của thành phố. (Xem Hình 3)
(Tín dụng: Fujii & Ogihara, A & A, 2020)
Hình 3 và Video: Kết quả mô phỏng bản đồ di chuyển cho một đĩa. Hướng di chuyển là hướng vào trong / hướng ra ngoài trong vùng màu xanh / đỏ. (Video) Điểm đen đại diện cho các vệ tinh. Tất cả trừ một trong số các vệ tinh di chuyển về phía hành tinh và rơi vào nó. Vật thể ngoài cùng di chuyển đến vùng an toàn màu đỏ, cho phép nó tồn tại cho đến khi khí đĩa tan đi. Bạn có thể thấy rằng vị trí của các khu vực an toàn của thành phố Thay đổi theo thời gian. (Ảnh) Ảnh chụp nhanh bản đồ di chuyển vào 5000 năm sau khi quá trình phân tán đĩa bắt đầu (đường đứt nét màu xanh trong Hình 2). Tại thời điểm này, đối với một vệ tinh có khối lượng Titan lớn, có một vùng an toàn của thành phố, khoảng 20 - 100 hành tinh bán kính trong đĩa. Vệ tinh tồn tại trong Hình 2 tạm thời nằm trong vùng màu đỏ này. (Tín dụng: Fujii & Ogihara, A & A, 2020)
Hình 3 và Video: Kết quả mô phỏng bản đồ di chuyển cho một đĩa. Hướng di chuyển là hướng vào trong / hướng ra ngoài trong vùng màu xanh / đỏ. (Video) Điểm đen đại diện cho các vệ tinh. Tất cả trừ một trong số các vệ tinh di chuyển về phía hành tinh và rơi vào nó. Vật thể ngoài cùng di chuyển đến vùng an toàn màu đỏ, cho phép nó tồn tại cho đến khi khí đĩa tan đi. Bạn có thể thấy rằng vị trí của các khu vực an toàn của thành phố Thay đổi theo thời gian. (Ảnh) Ảnh chụp nhanh bản đồ di chuyển vào 5000 năm sau khi quá trình phân tán đĩa bắt đầu (đường đứt nét màu xanh trong Hình 2). Tại thời điểm này, đối với một vệ tinh có khối lượng Titan lớn, có một vùng an toàn của thành phố, khoảng 20 – 100 hành tinh bán kính trong đĩa. Vệ tinh tồn tại trong Hình 2 tạm thời nằm trong vùng màu đỏ này.
(Tín dụng: Fujii & Ogihara, A & A, 2020)
Hình 4: Một kịch bản cho sự hình thành của một mặt trăng lớn duy nhất. (1) Khi một hành tinh hình thành, một đĩa chứa khí và bụi quay quanh hành tinh. Vật liệu rắn ngưng tụ trong đĩa này. (2) Các thành phần rắn phát triển theo kích thước của vệ tinh trong đĩa quanh hành tinh. Các mô phỏng trong nghiên cứu này bắt đầu từ giai đoạn này. (3) Quỹ đạo của các vệ tinh trong đĩa thay đổi dần do ảnh hưởng của khí. Nhiều vệ tinh tiếp cận hành tinh trong khi quay quanh, và cuối cùng rơi vào hành tinh. Tuy nhiên, một vệ tinh có quỹ đạo nằm trong vùng an toàn của người Hồi giáo không rơi vào hành tinh mà duy trì khoảng cách với hành tinh này. (4) Khi khí trong đĩa tiêu tan, vệ tinh còn tồn tại trong vùng an toàn của thành phố hồi giáo sẽ duy trì cho đến khi kết thúc với quỹ đạo ổn định. (Tín dụng: NAOJ)
Hình 4: Một kịch bản cho sự hình thành của một mặt trăng lớn duy nhất. (1) Khi một hành tinh hình thành, một đĩa chứa khí và bụi quay quanh hành tinh. Vật liệu rắn ngưng tụ trong đĩa này. (2) Các thành phần rắn phát triển theo kích thước của vệ tinh trong đĩa quanh hành tinh. Các mô phỏng trong nghiên cứu này bắt đầu từ giai đoạn này. (3) Quỹ đạo của các vệ tinh trong đĩa thay đổi dần do ảnh hưởng của khí. Nhiều vệ tinh tiếp cận hành tinh trong khi quay quanh, và cuối cùng rơi vào hành tinh. Tuy nhiên, một vệ tinh có quỹ đạo nằm trong vùng an toàn của người Hồi giáo không rơi vào hành tinh mà duy trì khoảng cách với hành tinh này. (4) Khi khí trong đĩa tiêu tan, vệ tinh còn tồn tại trong vùng an toàn của thành phố hồi giáo sẽ duy trì cho đến khi kết thúc với quỹ đạo ổn định.
(Tín dụng: NAOJ)

Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Viện Khoa học Tự nhiên Quốc gia . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.


Tạp chí tham khảo :

  1. Yuri I. Fujii, Masahiro Ogihara. Sự hình thành các hệ mặt trăng đơn xung quanh những người khổng lồ khí . Thiên văn học & Vật lý thiên văn , 2020; 635: L4 DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 201937192

Bài viết liên quan

Bài viết mới