Origen y evolución de los Centauros
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Origen y evolución de los Centauros
Romina P. Di Sisto
y
Adrián Brunini
Facultad de Ciencias
Astronómicas y Geofísicas
de La Plata
GCPGrupo de Ciencias
Planetarias.
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La región Transneptuniana o Cinturón de Edgeworth - Kuiper
• Clásicos: objetos con a > 40 UA y excentricidades bajas.
• Resonantes: objetos en resonancias de movimientos medios con Neptuno (plutinos).
• Objetos del Scattered Disk (SDO): con q > 30 AU y a > 50 AU en órbitas con excentricidad alta.
5.2 AU < q < 30 AU
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q = 30 AU
q = 39 AU
La región Transneptuniana y nuestras condiciones iniciales
63 SDO extraídos de la base de datos del MPC en Noviembre de 2004 con
30 AU < q < 39 AU
a > 50 AU.
+
32 SDO con
40 AU < a < 50 AU,
e > 0.2.
+
905 clones compensados por bias observacionales.
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Primera integración: 1000 partículas + Sol (+ masas de los planetas terrestres) + planetas gigantes.
Integrador EVORB (Fernández et al. 2002) , paso de integración = 0.5 años
T = 4.5 Gyrs o hasta colisionar con un planeta, alcanzar a > 1000 UA o r<5.2AU
en cuyo caso son capaces de ser JFC.Generación de clones: siguiendo la distribución de SDOs de Fernández et al. (2004) f(a) da a-2.09 da Todos los clones fueron hechos a partir de los SDO reales cambiando al azar la anomalía media, y algunos de ellos cambiando también el semieje mayor a través de:
a = ai (1 ), es un número al azar menor que 0.0002. También cambiamos las inclinaciones de los clones para compensar el bias de los surveys observacionales hacia inclinaciones bajas. Brown (2001) obtiene para los SDO:
F(i) di sin (i) exp((-i2)/(22)) donde adoptamos para = 12o el valor dado por Morbidelli et al. (2003) bassado en un trabajo de Gomes (2003).
Simulación numérica
Segunda integración: los objetos que entran en la zona interior a la órbita de Júpiter se los considera JFCs y fueron integrados numéricamente con EVOR, agregando ahora las perturbaciones de los planetas terrestres. Se integró el sistema por 100 Mys o hasta colisión con el Sol o un planeta, eyección o hasta que el objeto alcanze una vida máxima como cometa activo.
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Resultados generales
Np Survivor [%] Eject [%] Col[%] JFC [%] N(q<30AU)[%] Lt [My.]
q< 35 40<a<50 246 6.5 54.9 0.8 37.8 96 81q < 35 50<a<60 146 11 61.6 0.7 26.7 90 61q < 35 60<a<70 68 13.2 64.7 1.5 20.6 88 108q < 35 70<a<90 89 12.4 73 0 14.6 89 55q < 35 a>90 130 13 77 0 10 89 82q > 35 40<a<50 60 33.4 43.3 0 23.3 67 73q > 35 a>50 261 64.8 22.6 0.4 12.2 36 46 Total 1000 25.8 51.9 0.5 21.8 75.5 72
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Vida media
Compación con trabajos previos:
Levison y Duncan (1997) lt (cometas eclípticos) = 45 My
Tiscareno y Malhotra (2003) lt = 9 My
Centauros desde JFCs: lt = 1.2 My
Centauros desde Hildas (simulation by Di Sisto et al.2005) lt = 2.3 My
Centauros con 5.2 < a < 30 desde SDO : lt= 7.6 My
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El número de Centauros
La pendiente da la tasa de inyección de Centauros desde el SD.
Con NSDO(R>1 km) = 8 x109 (Fernández et al. (2004) )
Tasa de inyección actual de Centauros desde el SD :4.16 SDO/año
Población actual de Centauros (R > 1 km): 3 x 108
N C / N SDO
5.2 x 10-10 t
Relacionando la tasa de escape desde el SD con la tasa de descubrimiento de JFCs con q < 1.5 UA (zona donde la muestra de cometas observados con HT < 10 está completa (Fernández J.A., comunicación personal )), y suponiendo que el SD es la fuente principal de JFCs.
Tasa actual de inyección de Centauros desde el SD:
3.25 SDO/año
Población actual de Centauros (R > 1 km): 2.4 x 108
Nq<30 AU [%] Lt [106 y] N (R > 1 km)
SDO 75.5 72 3 x 108
JFC 92 1.2 1.6 x 107
Hildas 77 2.3 42
Trojans - ~ 1.2 < 80
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Evolución dinámica
Primera Clase
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Evolución dinámica
Zoom
Segunda clase
Cuarta clase: resonancias de movimientos medios y/o de Kozai por casi toda la vida como
Centauro.
Tercera clase: q cerca de Neptuno. Los objetos entran y salen de la zona de Centauros.
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Distribución de los elementos orbitales GCP
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Distribución de los elementos orbitales GCP
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Distribución de los elementos orbitales GCP
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Comparación con la muestra observada de Centauros
Simulación de un survey observacional: (según Tiscareno y Malhotra (2003))
• Asignamos H al azar según la ley de distribución: N(<H) ~ 10aH. Con a = 0.54, (Larsen et al. (2001))
• Calculamos V
• Extraemos objetos con V < 24 y < 5o.
• Distribuimos las magnitudes absolutas en el rango:
5 < H < 16.2.
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Distribución de distancias
r =-1.49 r > 30 AU ~ 4 r < 30 AU
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Distribución de magnitudes aparentes GCP
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Conclusiones
• La zona q < 35 UA y 40 < a <50 UA es la más eficiente en alcanzar un estado final de JFCs.
• La zona q < 35 UA es la más eficiente en inyectar Centauros.
• El 75.5 % de los SDO entran en la zona de Centauros y tienen lt =72 My.
• El 92 % de los JFCs vuelven a la zona de Centauros pero ahora con lt = 1.2 My.
• Los SDO son la principal fuente de Centauros siendo el número actual R > 1 km igual a
~3 x 108. Fuentes secundarias son los JFCs dando ~1.6 x 107 Centauros con R > 1 km
y los objetos de la region Transneptunian con baja excentricidad según la estimacion de
Levison and Duncan (1997) de 1.2 x 107.
• Generamos un survey con nuestra muestra de Centauros. Con los parámetros descriptos antes,
nuestro survey ajusta bien a la muestra observada de Centauros, por lo tanto, nuestra
distribución de Centauros puede ser un modelo para la distribución intrínseca.
• La distribución de distancias es ajustada por la ley: r , donde ~ -1.49 para r > 30 AU y
~ 4 para r < 30 UA.
• La distribución de magnitudes muestra que debe haber muchos Centauros aun no descubiertos
pero debe haber aun más en el rango de V fuera del límite actual de observabilidad.
GCP