木星と土星の衛星系、磁場の差が違いを生む

京都大学などの研究チームは数値シミュレーションで、惑星誕生直後の表面磁場が木星で土星より約100倍強く、磁気圏降着で円盤内側に空隙ができたと明らかにしました。これが木星の近傍に複数の大型衛星が残り、土星では遠方のタイタンだけが生き残った違いを説明するとしています。

木星と土星はともにガス惑星ですが、伴う衛星系の構造は大きく異なります。京都大学の藤井悠里助教らは、日本と中国の研究者とともに、両惑星の誕生直後の内部と周囲の円盤を数値シミュレーションで再現して比較しました。研究成果は『Nature Astronomy』誌に発表され、磁場の違いが衛星系の形成に重要な役割を果たすことが示されました。これにより従来モデルで十分に扱われてこなかった磁場の影響が検討されました。 主に示された点： ・惑星内部の磁場差は小さい一方で、表面では木星が土星より約100倍強い磁場を持つことが示された。 ・木星では磁力線に沿ったガス流入（磁気圏降着）が起き、円盤の内側にガスの空隙が形成された。 ・その空隙が衛星の内側移動を阻み、複数の大型衛星が内縁付近で安定した軌道を保った。 ・土星では同様の磁気圏降着や空隙が生じず、近傍で成長した衛星は惑星へ落ちやすかった。 ・研究は内部構造再現、円盤の流体計算、N体シミュレーションを組み合わせて行われた。 まとめ： 惑星誕生時の表面磁場の違いが、木星と土星で異なる大型衛星系をもたらしたと説明されています。今回のモデルは周惑星円盤と内部構造の物理を統合しており、今後は系外の惑星系に応用して、木星サイズ以上の惑星では複数の大型衛星が存在し得る一方で、土星サイズでは衛星が1つか2つにとどまる可能性があるとしています。現時点での詳細な検証や観測的確認は今後の課題です。