התאוריה של היווצרות מערכת השמש יכולה להסביר גם את מוצאן של מערכות הירחים של הפלנטות. במבט ראשון הירחים נראים כמו תערובת אקראית של גופים מסוגים שונים, בלי שום סדר: לפלנטות הענקיות יש משפחות של ירחים מגוונים, וכולם קטנים מאוד בהשוואה לפלנטה עצמה. חלק מהירחים מקיפים את הפלנטה שלהם בכיוון שבו היא מסתובבת (מסלול "קדמי"), וחלקם בכיוון ההפוך (מסלול "נסוג"). לפלנטות אחרות אין ירחים כלל.
התהליך החשוב ביותר שבו נוצרו ירחים דומה לתהליך ההתלכדות שבו נוצרו הפלנטות עצמן. כל אחת מארבע הפלנטות הענקיות משכה אליה די חומר כדי ליצור "ערפילית שמש" זעירה משלה. בענן הגז והאבק הזה, שהיה בצורת דיסקה, חזר תהליך ההתלכדות בקנה מידה קטן יותר: כל פלנטה ענקית מילאה את התפקיד של השמש, והירחים גדלו סביבה כמו פלנטות. חומרי הבנייה הנפוצים ביותר היו קרח וחומר כהה עשיר בפחמן, הנפוץ במערכת השמש החיצונית, ולכן נוצרו סביב הפלנטות הענקיות מערכות של ירחים עשויים קרח "מלוכלך". בדיוק כמו במערכת השמש כולה, אבל בקנה מידה קטן יותר, הירחים האלה נעים במסלולים מעגליים וקדמיים, והמסלולים שלהם נמצאים במישור קו המשווה של הפלנטה.
פלנטות קיבלו ירחים גם בדרך של לכידה. מפגשים קרובים עם הפלנטות הענקיות הסיטו חלק מהפלנטסימלים למסלולים לא סדירים, ומעטים מהם נלכדו במסלול סביב הפלנטות. כשפלנטסימל מתקרב לפלנטה, יש סיכוי שווה שיחלוף על פניה מצד אחד או מהצד השני, ולכן גוף שנלכד עשוי להקיף את הפלנטה בכיוון הסיבוב שלה או בכיוון ההפוך. אם הוא חולף קרוב מספיק כדי שהאטמוספירה הקדומה של הפלנטה, שהייתה אז נרחבת הרבה יותר, תאט אותו, או אם הוא מתנגש בגוף אחר וההתנגשות מקטינה את מהירותו ביחס לפלנטה, יש לו סיכוי להילכד במסלול סביבה. השינוי במהירות הדרוש כדי ללכוד פלנטסימל קטן ביותר במרחק גדול מהפלנטה, וייתכן שזו הסיבה שהירחים החיצוניים ביותר של חלק מהפלנטות נראים כגופים שנלכדו. ארבעת הירחים הגליליאניים הגדולים של צדק נעים במסלולים קדמיים, ולכן הם נוצרו מאותו ענן של גז ואבק שממנו נוצר צדק עצמו. אבל כיום ידועים לצדק יותר ממאה ירחים, ורובם המכריע הם ירחים קטנים וכהים, עשירים בפחמן ודומים לאסטרואידים ולגרעיני השביטים שבאזור, הנעים במסלולים רחוקים, מוארכים ונטויים. חלקם נעים במסלולים קדמיים וחלקם במסלולים נסוגים – בדיוק כפי שמצפים מפלנטסימלים שנלכדו. הנסוגים רבים יותר, כנראה משום שבמרחק כזה מהפלנטה מסלול נסוג יציב יותר לאורך זמן.
באדיבות NASA ו-ESA
באדיבות NASA/JPL-Caltech
תהליך שלישי שבו נוצרים ירחים הוא התלכדות של חומר שניתז מפלנטה בהתנגשות גדולה. זו התאוריה המועדפת להיווצרות הירח של כדור הארץ. אם פלנטסימל גדול פגע בפלנטה בשלב מאוחר של היווצרות הפלנטות, הוא יכול היה לפרק אותה בחלקה ולהעיף חומר למסלול סביבה. מהחומר הזה עשוי להיווצר ירח גדול שמקיף את הפלנטה. גם כארון, הירח של פלוטו, גדול מאוד ביחס לפלוטו עצמו: קוטרו כמחצית מקוטר פלוטו. כיום רוב המדענים סבורים שגם הוא נוצר בהתנגשות גדולה; בעבר רבים סברו שזה גוף שנלכד.
→ הסעיף הקודם: 9.12 שדות מגנטיים בפלנטות | הסעיף הבא: 9.14 הגופים הקטנים והיווצרות מערכת השמש ←