Dinâmica de pequenos satélites de Saturno e aplicações ao sistema Atlas-Prometheus-Pandora

Abstract

Neste trabalho, realizamos uma análise detalhada da órbita atual de Atlas sob diferentes cenários, identificando perturbações seculares e ressonantes devido a Prometheus e Pandora, e também devido ao achatamento de Saturno. Mapeamos o domínio das ressonâncias 54:53 Prometheus-Atlas e 70:67 Pandora-Atlas no espaço de fase considerando um conjunto denso de condições iniciais para o semieixo maior e excentricidade para vários clones de Atlas. A análise combinada dos mapeamentos das ressonâncias 54:53 Prometheus-Atlas e 70:67 Pandora-Atlas revelou a sobreposição de ambos os domínios ressonantes no espaço de fase. Identificamos uma razão física para o movimento caótico do Atlas detectado anteriormente (~ 0,1 ano-1). Finalmente, investigamos a dinâmica orbital de Atlas considerando Prometheus em uma configuração de seu passado ditada pelas forças de maré em Saturno, revelando que Atlas-Prometheus poderia ter sido um sistema coorbital em 1,8×10^8 anos.

In this work, we performed a detailed analysis of the current orbit of Atlas under different scenarios identifying secular, resonant perturbations due to Prometheus and Pandora, and also due to Saturn's oblateness. We mapped the domain of the 54:53 Prometheus-Atlas and 70:67 Pandora-Atlas resonances in the phase space considering a dense set of initial conditions of semi-major axis and eccentricity for several clones of Atlas. The combined analysis of the mappings of the 54:53 Prometheus-Atlas and 70:67 Pandora-Atlas resonances revealed the overlap of both resonant domains in phase space. We have therefore identified a physical reason for the chaotic motion of Atlas previously detected (~0.1 year-1). Finally, we investigate the orbital dynamics of Atlas considering Prometheus in a past configuration dictated by tidal forces in Saturn, which reveals that Atlas-Prometheus could be a co-orbital system at 1.8×10^8 years.