מעבר ללוויין היחיד של כדור הארץ (הירח), מערכת השמש עמוסה בירחים. למעשה, לצדק לבדו 79 לוויינים טבעיים ידועים ואילו לסטורן יש ירחים מוכרים ביותר של כל גוף אסטרונומי - 82 חזק. במשך הזמן הארוך ביותר, אסטרונומים תאורצו כי נוצרים ירחים מהדיסקים המעגליים סביב כוכב לכת האב וכי הירחים וכוכב הלכת יוצרים זה לצד זה.
עם זאת, מדענים ערכו מספר הדמיות מספריות שהראו כי תיאוריה זו לקויה. יתר על כן, תוצאות ההדמיות הללו אינן עולות בקנה אחד עם מה שאנו רואים ברחבי מערכת השמש. למרבה המזל, צוות חוקרים יפנים ערך לאחרונה סדרה של הדמיות שהניבו מודל טוב יותר כיצד דיסקים של גז ואבק יכולים ליצור סוגים של מערכות ירח שאנו רואים כיום.
סביב כוכבי לכת כמו שבתאי, ירחים גדולים כמו טיטאן משויכים לכמה ירחים קטנים יותר ומאות זעירים. המצב זהה גם לצדק ואורנוס, שיש להם קומץ לוויינים גדולים המהווים את רוב המסה במערכת בעוד שהשניים קטנים או אפילו זעירים בהשוואה. אף אחת מהדוגמאות הללו אינה עולה בקנה אחד עם מה שהראו מודלים קודמים של היווצרות ירח.
בהתייחס לפער זה, ניהלו עוזרי הפרופסור יורי פוג'י ומאהאירה אוג'ארה - מאוניברסיטת נגויה והמצפה האסטרונומי הלאומי של יפן (NAOJ), בהתאמה - מודל חדש של היווצרות ירח, ששילב חלוקת טמפרטורה מציאותית יותר, המבוססת על דרגות שונות של אבק ו קרח בדיסק הפרוט-פלנטרי.
לאחר מכן הם ניהלו סדרה של הדמיות עם המודל הזה שלקח בחשבון את הלחץ מגז הדיסק ואת ההשפעה שיש לכוח הכבידה של לוויינים אחרים. על פי ההדמיות שלהם, המודל שפותח על ידי פוג'י ואוגיהארה מאפשר פיתוח מערכת לוויינים שנשלטת על ידי ירח גדול אחד - כפי שאנו רואים עם טיטאן ושבתאי.
מה שכן, הם גילו כי האבק בדיסק המעגלי יכול ליצור "אזור בטיחות" שימנע את הירח הגדול ליפול לכוכב הלכת עם התפתחות המערכת. התרחיש בו זה מתרחש (מוצג להלן) מורכב מארבעה שלבים, כאשר השלישי ברביעי מתרחש בסימולציה של פוג'י והאגיהארה.
בשלב הראשון, דיסק המכיל גז ואבק מסתובב סביב כדור הארץ כשהוא נוצר וחומרים מוצקים מתעבים בדיסק. בשלב שני, המרכיבים המוצקים של הדיסק גדלים לגודל הלוויין בדיסק המעגלי. בשלב השלישי מסלולי לוויינים אלה משתנים בהדרגה בגלל השפעת הגז בדיסק.
מכאן ואילך רבים מהלוויינים מתקרבים לכוכב הלכת במסלוליהם ובסופו של דבר נופלים לתוכו. בינתיים לוויין גדול עם מסלול "אזור ביטחון" מסוגל לשמור על מרחקו מכוכב הלכת. בשלב הרביעי והאחרון, הגז בדיסק מתפזר והלווין ששורד ב"איזור הבטיחות "נותר במסלול יציב.
"הדגמנו לראשונה שמערכת עם רק ירח גדולה אחת סביב כוכב לכת ענק יכולה להיווצר", אמר פוג'י בהודעה לעיתונות האחרונה של CFCA. "זוהי אבן דרך חשובה להבנת מקורו של טיטאן."
עם זאת, למודל יש מגבלות בכל הקשור לטיטאן ומערכות ירח אחרות במערכת השמש שלנו - כולן נוצרו לפני מיליארדי שנים יחד עם כוכבי הלכת הסולאריים. בצד החיצוני, זה יכול להועיל מאוד לאסטרונומים שחוקרים כיום מערכות אקס-פלנט שעדיין נמצאים בתהליך היווצרות. כפי שהסביר אוג'יארה:
"יהיה קשה לבדוק אם טיטאן אכן התנסה בתהליך זה. ניתן לאמת את התרחיש שלנו באמצעות מחקר של לוויינים סביב כוכבי לכת מחוץ לתחום. אם יימצאו מערכות רבות של אקס-אקסון, מנגנוני ההקמה של מערכות כאלה יהפכו לנושא אדום-חם.
המחקר המתאר את ממצאיהם, שכותרתו "התהוות מערכות של ירח יחיד סביב ענקי הגז", הופיע לאחרונה בכתב העת אסטרונומיה ואסטרופיסיקה. והקפידו לבדוק את הסרטון הזה
