Como Júpiter "cultivou" mais luas grandes do que Saturno

 Os dois maiores planetas do nosso Sistema Solar, Júpiter e Saturno, possuem também os maiores sistemas de satélites, ou seja, o maior número de luas. Atualmente, o número de luas conhecidas de Júpiter ascende a mais de 100, e, juntamente com os seus numerosos anéis, Saturno tem mais de 280 luas conhecidas.

No entanto, nem todas estas luas são iguais. A família de luas de Júpiter tem quatro membros de grande dimensão, incluindo a maior lua do Sistema Solar, Ganimedes, enquanto a família de Saturno é dominada por uma grande lua, Titã, a segunda maior do Sistema Solar.

Representação artística das simulações realizadas nesta investigação. Júpiter (canto inferior esquerdo) possui um forte campo magnético que cria uma cavidade no seu disco circumplanetário. Saturno (canto superior direito) não possui um campo magnético forte, pelo que o seu disco circumplanetário evolui sem uma cavidade. Crédito: Yuri I. Fujii/L-INSIGHT (Universidade de Quioto), ilustração por Shinichiro Kinoshita 

Uma vez que ambos os planetas são gigantes gasosos, as razões para as diferenças nestes sistemas de satélites têm intrigado os astrónomos há muito tempo. As teorias sobre a formação de satélites propuseram algumas possibilidades, mas estudos recentes sobre campos magnéticos estelares sugeriram a necessidade de repensar estas teorias. Existe também um debate de longa data em torno da acreção magnética e da formação de satélites: especificamente, se uma cavidade interna pode ser formada no disco circumplanetário de Júpiter, a acumulação de material em órbita de um planeta a partir do qual os satélites podem se formar.

Um modelo fisicamente consistente que consiga explicar sistemas múltiplos, como os sistemas de satélites de Júpiter e de Saturno, poderá ser aplicável a outros sistemas planetários e de satélites para lá do Sistema Solar. Isto motivou uma equipa colaborativa de investigadores de instituições no Japão e na China a desenvolver um modelo desse tipo.

"Testar a teoria da formação planetária é um pouco difícil, porque só temos 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, da Universidade de Quioto.

Para compreender a evolução térmica de Júpiter e de Saturno e a forma como os seus campos magnéticos variaram ao longo do tempo, a equipa realizou simulações numéricas das estruturas internas de gigantes gasosos jovens. A equipa também modelou numericamente os discos circumplanetários de ambos os planetas e realizou simulações de N-corpos para acompanhar a formação de satélites e a migração orbital, utilizando o "cluster" de computadores do Centro de Astrofísica Computacional do NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan).

Os resultados revelaram que a diferença entre os grandes sistemas de satélites em torno de Júpiter e Saturno pode ser explicada pelas suas diferentes estruturas de disco, originadas pela intensidade dos seus campos magnéticos. Especificamente, o forte campo magnético de Júpiter causou a formação de uma cavidade magnetosférica no disco circumplanetário em torno do jovem gigante gasoso, que provavelmente capturou as luas Io, Europa e Ganimedes. Em contraste, o campo magnético do jovem Saturno era demasiado fraco para formar uma cavidade, pelo que as luas migrantes não conseguem sobreviver no disco.

Este estudo constitui uma base para futuras observações de exoluas e discos circumplanetários em torno de gigantes gasosos. O modelo da equipa prevê que gigantes gasosos do tamanho de Júpiter ou maiores evoluiriam para sistemas compactos com várias luas, enquanto em torno de planetas gasosos do tamanho de Saturno se formariam uma ou duas luas. Em seguida, a equipa pretende alargar a sua teoria a outras luas e a potenciais sistemas de exoluas.

Astronomia OnLine