Jupiter dan Saturnus adalah dua planet terbesar di tata surya dan keduanya dikelilingi oleh kelompok bulan yang sangat besar. Jupiter saat ini memiliki lebih dari 100 bulan yang dilaporkan, sedangkan Saturnus, yang juga dikelilingi oleh sistem cincin besar, memiliki lebih dari 280 bulan.
Komposisi sistem bulan ini sangat berbeda. Jupiter memiliki empat bulan yang sangat besar, termasuk Ganymede, bulan terbesar di tata surya. Sebagai perbandingan, Saturnus didominasi oleh Titan, bulan terbesar kedua di tata surya.
Misteri lama tentang pembentukan bulan
Karena Jupiter dan Saturnus sama-sama merupakan raksasa gas, para astronom kesulitan menjelaskan mengapa bulan-bulan utama mereka berkembang sangat berbeda. Teori yang ada tentang pembentukan satelit menawarkan beberapa kemungkinan jawaban, namun penelitian terbaru mengenai medan magnet bintang menunjukkan bahwa beberapa gagasan ini mungkin perlu dipertimbangkan kembali.
Pertanyaan yang belum terselesaikan berkaitan dengan pertambahan magnet dan pembentukan satelit. Para peneliti bertanya-tanya apakah piringan keliling Jupiter dapat mengembangkan wilayah internal yang kosong. Cakram keliling planet adalah kumpulan material yang berputar mengelilingi planet muda tempat terbentuknya bulan.
Sebuah teori tunggal yang koheren secara fisik, yang mampu menjelaskan sistem bulan Jupiter dan Saturnus, juga dapat membantu para ilmuwan memahami planet dan bulan di luar tata surya. Kemungkinan ini mendorong para peneliti dari institusi Jepang dan Tiongkok, termasuk Universitas Kyoto, untuk menciptakan model baru.
“Menguji teori pembentukan planet agak sulit karena kita hanya memiliki tata surya sebagai referensi, namun ada beberapa sistem satelit dekat dengan kita yang karakteristik detailnya dapat kita amati,” kata penulis pertama Yuri I. Fujii.
Simulasi Jupiter dan Saturnus muda
Para peneliti menggunakan simulasi numerik untuk memeriksa struktur internal dan evolusi termal Jupiter dan Saturnus ketika planet-planet tersebut masih muda. Hal ini memungkinkan mereka memperkirakan bagaimana medan magnet planet akan berubah seiring waktu.
Mereka juga memodelkan piringan melingkar yang mengelilingi dua dunia. Selain itu, tim melakukan simulasi banyak benda untuk melacak pembentukan bulan dan pergerakan bertahap orbitnya. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan PC cluster di Pusat Astrofisika Komputasi Observatorium Astronomi Nasional Jepang.
Medan magnet Jupiter menciptakan zona aman
Simulasi menunjukkan bahwa sistem bulan Jupiter dan Saturnus yang kontras dapat muncul dari perbedaan struktur piringan keliling planet mereka. Perbedaan-perbedaan ini, pada gilirannya, tampaknya dikendalikan oleh kekuatan medan magnet masing-masing planet.
Jupiter muda memiliki medan magnet yang kuat yang menciptakan rongga magnetosfer di dalam piringan keliling planetnya. Ruang internal ini kemungkinan besar membantu menangkap dan melestarikan Io, Europa, dan Ganymede saat mereka bergerak melintasi piringan.
Medan magnet Saturnus muda tidak cukup kuat untuk menciptakan rongga serupa. Tanpa kawasan yang dilindungi ini, bulan-bulan yang bermigrasi tidak akan mampu bertahan di dalam piringan Saturnus.
Memprediksi sistem bulan di luar tata surya
Hasilnya dapat membantu memandu pengamatan eksomoon dan piringan di sekitar raksasa gas muda di masa depan. Menurut model tersebut, planet sebesar Jupiter atau lebih besar cenderung memiliki sistem kompak yang berisi banyak bulan.
Namun, planet gas yang ukurannya mendekati Saturnus biasanya hanya memiliki satu atau dua bulan.
Para peneliti sekarang berencana untuk menerapkan teori mereka pada bulan-bulan lain dan kemungkinan sistem exomoon di sekitar planet jauh.
