Estudo da dinâmica de Hippocamp: futuro cenário ressonante 13:11

Abstract

Hippocamp, anteriormente conhecido como S/2004 N 1, é uma lua muito pequena de Netuno, a menor entre as atuais que orbitam o planeta. Foi descoberta por Showalter em 1º de julho de 2013, embora estivesse presente em imagens anteriores fornecidas pelo telescópio Hubble (desde 2004). Similar a outras luas de Netuno, a origem de Hippocamp parece ser muito complicada: acredita-se que essa lua seja o resultado do material re-acrecido proveniente da grande colisão sofrida por Proteus. Evidências dessa colisão são baseadas na cratera Pharos localizada na superfície de Proteus. Estudos mostram que essa grande colisão ejetou quantidade mais do que suficiente de detritos que se aglutinaram formando Hippocamp. Hoje, os semi-eixos maiores de Hippocamp e Proteus são, respectivamente: 105283 km e 117647 km, de modo que essa clara proximidade é considerada uma consequência do mecanismo de formação de Hippocamp. Note que a relação entre esses semi-eixos maiores é muito próxima à ressonância 13:11. Devido ao efeito das marés, Proteus está se afastando de Netuno, enquanto Hippocamp, quase não será afetado, já que sua massa é insignificante. Portanto, este sistema está envolvido em uma evolução convergente em direção à ressonância 13:11. Exemplos de ressonâncias que reúnem pequenas luas foram encontrados pela primeira vez em Saturno, onde o par de objetos já está capturado em uma ressonância de primeira ordem específica. Neste trabalho, usaremos o sistema Hipocamp Proteus-Tritão, para simular a evolução dinâmica do sistema considerando o possível futuro cenário ressonante de segunda ordem 13:11.

Hippocamp, formerly known as S/2004 N 1, is a very small moon of Neptune, the smallest among the current ones orbiting the planet. It was discovered by Showalter on July 1, 2013, although it had been present in earlier images provided by the Hubble telescope (since 2004). Similar to other Neptune’s moons, the origin of Hippocamp appears to be very complicated: it is believed that this moon is the result of material re-accreted from the large collision suffered by Proteus. Evidence of this collision is based on the Pharos crater located on the surface of Proteus. Studies show that this large collision ejected more than enough debris that coalesced to form Hippocamp. Today, the major semi-axes of Hippocamp and Proteus are, respectively: 105,283 km and 117,647 km, so this clear proximity is considered a consequence of Hippocamp’s formation mechanism. Note that the relationship between these major semi-axes is very close to the 13:11 resonance. Due to tidal effects, Proteus is moving away from Neptune, while Hippocamp will hardly be affected, as its mass is insignificant. Therefore, this system is involved in a convergent evolution towards the 13:11 resonance. Examples of resonances that bring together small moons were first found on Saturn, where the pair of objects is already captured in a specific first-order resonance. In this work, we will use the Hippocamp-Proteus-Triton system to simulate the dynamic evolution of the system considering the possible future second-order 13:11 resonant scenario."