La ricerca, pubblicata sull'_Astrophysical Journal_, fornisce il primo sguardo dettagliato su come potrebbero essersi formati questi lontani mondi oceanici.
"Precedenti studi teorici avevano suggerito come questi satelliti avrebbero potuto formarsi dal disco protoplanetario originale, ma non avevamo fatto i calcoli dettagliati necessari per vedere se questo meccanismo di formazione avrebbe effettivamente funzionato", ha detto la coautrice dello studio Alexandra Craddock, ricercatrice post-dottorato. nel Dipartimento di Scienze della Terra, dell'Ambiente e del Planetario di Brown. "Qui mostriamo come il processo avrebbe potuto funzionare in 3D."
Per i loro calcoli, i ricercatori hanno utilizzato un sofisticato codice informatico chiamato AREPO che era stato precedentemente utilizzato per simulare la formazione del disco e la migrazione dei pianeti nel sistema solare interno. Hanno iniziato simulando un disco di materiale relativamente sottile attorno a un giovane Sole che si estendeva fino al punto in cui alla fine si sarebbe formato Giove.
All'interno di questo disco, hanno seminato piccoli "embrioni" rocciosi che alla fine sarebbero cresciuti in pianeti. Hanno anche seminato il disco con particelle di polvere molto piccole che gradualmente si sarebbero trasformate in corpi ghiacciati più grandi attraverso collisioni e attaccamenti.
Nel corso del tempo, le interazioni tra i pianeti in crescita e il disco, così come tra i pianeti stessi, hanno causato la migrazione di Giove e del suo nucleo roccioso verso l’interno.
"Mentre Giove migrava verso l'interno, perturbava il materiale del disco che si trovava al di là di esso", ha detto l'autore principale dello studio Anders Johansen, professore presso il Dipartimento di Scienze della Terra, Ambientali e Planetarie della Brown. "Essenzialmente, Giove ha liberato un buco nel disco."
Su entrambi i lati di questo percorso sgombrato, i ricercatori hanno osservato che le particelle di polvere ghiacciata si scontravano e cominciavano a “sentire” la gravità l’una dell’altra, portando a collisioni più grandi e a una rapida crescita.
"In queste regioni, l'accumulo di materiale ghiacciato è proceduto molto rapidamente", ha detto Johansen. "In sole poche decine di migliaia di anni potrebbero formarsi lune delle dimensioni di Europa o Callisto."
Il team è rimasto sorpreso nel vedere quanto velocemente crescevano le lune ghiacciate.
"Non ci aspettavamo che i satelliti si formassero così rapidamente, specialmente nelle parti più esterne del disco dove i tempi orbitali sono lunghi", ha detto Johansen. "Questo è probabilmente ciò che è accaduto anche nei dischi protoplanetari attorno ad altre stelle, e potrebbe spiegare perché ora troviamo comunemente grandi lune ghiacciate in orbita attorno a pianeti giganti."
C'è ancora molto che gli scienziati non sanno sulla formazione dei satelliti nel nostro e in altri sistemi solari, ha osservato Johansen, e non c'è ancora modo di osservare direttamente questi processi.
"Ma con modelli come questo, possiamo simulare le condizioni che probabilmente esistevano agli albori del sistema solare e iniziare a capire come si sono formati i pianeti e le lune che lo riempiono", ha detto.
