Astrofisici dell'Università di Zurigo, ETH Zürich e NCCR PlanetS mostrano come sono nate le lune ghiacciate di Urano. Il loro risultato suggerisce che tali mondi potenzialmente abitabili sono molto più abbondanti nell'Universo di quanto si pensasse in precedenza. Le simulazioni al computer di una complessità senza precedenti sono state eseguite presso il Centro nazionale svizzero di supercalcolo (CSCS) a Lugano.

Il sistema solare ha numerosi sistemi luna-pianeti:Terra, Marte, Giove, Saturno, Nettuno e Urano hanno tutti satelliti naturali. Ma le lune sono comuni anche intorno a pianeti extrasolari in orbita attorno ad altre stelle?

"Questo è un problema intrigante nell'astronomia di oggi, a cui è difficile rispondere in questo momento, "dice Judit Szulágyi, un ricercatore associato senior dell'Università di Zurigo e dell'ETH Zürich. La storica scoperta di un primo candidato exomoon è stata annunciata nell'ottobre 2018 da un gruppo americano, ma la conferma di questo sistema è ancora in corso.

Con il loro lavoro ora pubblicato in Lettere per riviste astrofisiche Judit Szulágyi e i suoi colleghi Marco Cilibrasi e Lucio Mayer, entrambi dell'Università di Zurigo, sono un passo avanti verso la soluzione del mistero di quante esolune potrebbero esserci e come sono.

I ricercatori si sono concentrati sui pianeti Urano e Nettuno, giganti di ghiaccio con quasi 20 volte la massa della Terra, ma che sono molto più piccoli di Giove e Saturno. Urano ha un sistema con cinque lune maggiori. Nettuno, d'altra parte, ha un solo maggiore, satellite molto pesante, Tritone. "È intrigante che questi due pianeti molto simili abbiano sistemi lunari completamente diversi, indicando una storia di formazione molto diversa, " spiega Judit Szulágyi.

Gli astrofisici ritengono che Tritone sia stato catturato da Nettuno, un evento relativamente raro. Ma le lune di Urano assomigliano più ai sistemi di Saturno e Giove che si pensa abbiano avuto origine in un disco gassoso attorno ai pianeti alla fine della loro formazione.

Simulazioni con supercomputer

"Si credeva che Urano e Nettuno fossero troppo leggeri per formare un tale disco, "dice l'astrofisico. Pertanto, i ricercatori hanno ritenuto che le lune di Urano potrebbero essersi formate dopo una collisione cosmica, simile alla formazione della luna terrestre, anche un evento relativamente raro. Ora, i ricercatori hanno confutato questa idea. Le loro simulazioni al computer estremamente complesse rivelano che, infatti, Urano e Nettuno crearono i propri dischi di polvere di gas mentre si stavano ancora formando. I calcoli hanno generato lune ghiacciate in situ che sono molto simili nella composizione con gli attuali satelliti Uraniani. Dalle simulazioni eseguite dal supercomputer Mönch al CSCS, è chiaro che Nettuno era originariamente orbitato anche da un sistema di lune multiple simile a Urano, che deve essere stato spazzato via durante la cattura di Tritone.

Il nuovo studio ha implicazioni più ampie sulle lune in generale. "Se anche i giganti del ghiaccio possono formare i propri satelliti, ciò significa che la popolazione di lune nell'universo è molto più abbondante di quanto si pensasse in precedenza, " dice il Dr.Szulágyi. I giganti del ghiaccio e i mini-pianeti di Nettuno vengono spesso scoperti dalle indagini sugli esopianeti, quindi questa categoria di massa del pianeta è molto frequente. "Possiamo quindi aspettarci molte più scoperte exomoon nel prossimo decennio, "dice l'astrofisico.

Questa scoperta è estremamente eccitante anche nell'ottica della ricerca di mondi abitabili. Nel nostro sistema solare, i due obiettivi principali per la ricerca di vita extraterrestre sono le lune ghiacciate di Giove e Saturno, Europa ed Encelado. Si pensa che entrambi ospitino oceani di acqua liquida sotto le loro spesse croste di ghiaccio. "Quei oceani sotto la superficie sono luoghi ovvi in ​​cui la vita come sappiamo potrebbe potenzialmente svilupparsi, " dice Judit Szulágyi. "Quindi una popolazione molto più grande di lune ghiacciate nell'universo significa più mondi potenzialmente abitabili là fuori di quanto immaginato finora. Saranno ottimi bersagli per cercare la vita al di fuori del sistema solare".