Một nhóm nghiên cứu Trung – Nhật đã công bố công trình trên tạp chí Nature Astronomy, qua đó làm sáng tỏ nguyên nhân dẫn đến sự khác biệt trong hệ vệ tinh của Jupiter và Saturn.
Jupiter và Sao Thổ (Saturn) là hai hành tinh khí khổng lồ lớn nhất trong Hệ Mặt Trời, đồng thời sở hữu những hệ vệ tinh đồ sộ nhất. Hiện nay, Jupiter đã phát hiện hơn 100 vệ tinh, trong đó có 4 vệ tinh lớn thuộc nhóm Galilean moons, bao gồm cả Ganymede – vệ tinh lớn nhất Hệ Mặt Trời. Trong khi đó, Saturn có hơn 280 vệ tinh, nhưng nổi bật nhất chỉ có Titan – vệ tinh lớn thứ hai trong Hệ Mặt Trời.
Mô phỏng cho thấy từ trường mạnh của Jupiter tạo ra một “khoang trống” trong đĩa tiền vệ tinh (bên trái), trong khi Saturn do có từ trường yếu hơn nên không thể hình thành cấu trúc tương tự (bên phải).Credit: Yuri I. Fujii/L-INSIGHT [Kyoto University], Illustrator: Shinichiro Kinoshita
Để giải thích sự khác biệt này, các nhà nghiên cứu đã xây dựng một mô hình vật lý thống nhất và sử dụng mô phỏng số để truy ngược quá trình tiến hóa ban đầu của hai hành tinh. Nhóm đã mô phỏng cấu trúc bên trong hành tinh, sự thay đổi nhiệt độ, cường độ từ trường, đồng thời tiến hành mô phỏng N-body đối với đĩa tiền vệ tinh nhằm theo dõi quá trình hình thành và di chuyển của các vệ tinh.
Kết quả mô phỏng cho thấy sự khác biệt của hệ vệ tinh bắt nguồn từ cấu trúc khác nhau của đĩa tiền vệ tinh, mà yếu tố quyết định chính là cường độ từ trường của hành tinh.
Ở giai đoạn đầu, từ trường mạnh của Jupiter đã “dọn sạch” một vùng bên trong đĩa, tạo ra một khoang từ quyển. Khu vực này trở thành “vùng an toàn” cho các vệ tinh, giúp ngăn chặn những vệ tinh lớn như Io, Europa và Ganymede di chuyển vào trong và rơi vào hành tinh.
Ngược lại, Saturn trong giai đoạn đầu có từ trường yếu hơn, không thể tạo ra khoang từ quyển tương tự. Do thiếu cơ chế bảo vệ này, các vệ tinh đang di chuyển khó có thể tồn tại lâu dài trong đĩa, khiến hành tinh này cuối cùng chỉ giữ lại được một vệ tinh lớn duy nhất là Titan.
Phát hiện này lần đầu tiên liên kết trực tiếp cường độ từ trường của hành tinh với cấu trúc hệ vệ tinh, mang lại góc nhìn mới trong việc nghiên cứu quá trình hình thành hành tinh.
Không chỉ giải thích các quan sát trong Hệ Mặt Trời, mô hình này còn có thể áp dụng để dự đoán các hệ vệ tinh ngoài Hệ Mặt Trời. Theo đó, những hành tinh có kích thước tương đương hoặc lớn hơn Jupiter có xu hướng hình thành hệ nhiều vệ tinh lớn, trong khi các hành tinh cỡ Saturn có thể chỉ sở hữu một hoặc hai vệ tinh lớn. Nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ tiếp tục mở rộng mô hình để khám phá quy luật hình thành vệ tinh trong các hệ hành tinh khác.
Tham khảo nguồn Nature
Jupiter và Sao Thổ (Saturn) là hai hành tinh khí khổng lồ lớn nhất trong Hệ Mặt Trời, đồng thời sở hữu những hệ vệ tinh đồ sộ nhất. Hiện nay, Jupiter đã phát hiện hơn 100 vệ tinh, trong đó có 4 vệ tinh lớn thuộc nhóm Galilean moons, bao gồm cả Ganymede – vệ tinh lớn nhất Hệ Mặt Trời. Trong khi đó, Saturn có hơn 280 vệ tinh, nhưng nổi bật nhất chỉ có Titan – vệ tinh lớn thứ hai trong Hệ Mặt Trời.
Mô phỏng cho thấy từ trường mạnh của Jupiter tạo ra một “khoang trống” trong đĩa tiền vệ tinh (bên trái), trong khi Saturn do có từ trường yếu hơn nên không thể hình thành cấu trúc tương tự (bên phải).Credit: Yuri I. Fujii/L-INSIGHT [Kyoto University], Illustrator: Shinichiro Kinoshita
Kết quả mô phỏng cho thấy sự khác biệt của hệ vệ tinh bắt nguồn từ cấu trúc khác nhau của đĩa tiền vệ tinh, mà yếu tố quyết định chính là cường độ từ trường của hành tinh.
Ở giai đoạn đầu, từ trường mạnh của Jupiter đã “dọn sạch” một vùng bên trong đĩa, tạo ra một khoang từ quyển. Khu vực này trở thành “vùng an toàn” cho các vệ tinh, giúp ngăn chặn những vệ tinh lớn như Io, Europa và Ganymede di chuyển vào trong và rơi vào hành tinh.
Ngược lại, Saturn trong giai đoạn đầu có từ trường yếu hơn, không thể tạo ra khoang từ quyển tương tự. Do thiếu cơ chế bảo vệ này, các vệ tinh đang di chuyển khó có thể tồn tại lâu dài trong đĩa, khiến hành tinh này cuối cùng chỉ giữ lại được một vệ tinh lớn duy nhất là Titan.
Phát hiện này lần đầu tiên liên kết trực tiếp cường độ từ trường của hành tinh với cấu trúc hệ vệ tinh, mang lại góc nhìn mới trong việc nghiên cứu quá trình hình thành hành tinh.
Không chỉ giải thích các quan sát trong Hệ Mặt Trời, mô hình này còn có thể áp dụng để dự đoán các hệ vệ tinh ngoài Hệ Mặt Trời. Theo đó, những hành tinh có kích thước tương đương hoặc lớn hơn Jupiter có xu hướng hình thành hệ nhiều vệ tinh lớn, trong khi các hành tinh cỡ Saturn có thể chỉ sở hữu một hoặc hai vệ tinh lớn. Nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ tiếp tục mở rộng mô hình để khám phá quy luật hình thành vệ tinh trong các hệ hành tinh khác.
Tham khảo nguồn Nature