Adaptação do integrador Rebound para o estudo de anéis planetários

Abstract

The studies about orbital dynamics can be approached through numerical integrators such as Rebound, written in C, that offers several algorithms of integration and facilitates the adaptation of initial conditions and has speed of execution. The study of planetary rings serves as a laboratory for understanding the planetary formation process and the dynamics of galaxies, and Rebound is a great integration tool for gravitationally interacting N-body systems, which can deal with conservative and non-conservative forces, also with close encounters between particles and high eccentricity orbits while keeping systematic errors below machine accuracy. In this work we aim to include in the integration package of the Rebound perturbative forces in planetary rings, such as the solar radiation force, planetary oblateness and disturbances of the satellites near the rings. To validate the developed methods we will include in the package effects that alter the orbit of the particles in the rings μ and n of Uranus, such as the planetary oblateness and the forces of solar radiation. We also consider the effects due to the presence of satellites near the rings. Finally, we did an extra study of a triple asteroidal system 87 Sylvia. All the results obtained here are corroborated by the current theories, as well as the equations proposed in this work

Estudos de dinâmica orbital podem ser abordados através de integradores numéricos, como Rebound, escrito em C, que oferece diversos algoritmos de integração, que facilita a adaptação de condições iniciais e possui velocidade de execução. O estudo de anéis planetários serve como laboratório para o entendimento do processo de formação planetária e a dinâmica de galáxias e o Rebound é uma ótima ferramenta de integração para sistemas de N-corpos que interagem gravitacionalmente, podendo lidar com forças conservativas e não conservativas, também com encontros próximos entre partículas e órbitas de alta excentricidade mantendo os erros sistemáticos abaixo da precisão de máquina. Neste trabalho temos o objetivo de incluir ao pacote de integração do Rebound forças perturbativas em anéis planetários, como a força de radiação solar, achatamento planetário e perturbações dos satélites próximos aos anéis. Para validar os métodos desenvolvidos iremos incluir no pacote efeitos que alteram a órbita das partículas nos anéis μ e n de Urano, tais como o achatamento do planeta e as forças de radiação solar. Também consideramos os efeitos devido à presença de satélites próximos aos anéis. Por fim, fizemos um estudo extra de um sistema triplo asteroidal 87 Sylvia. Todos os resultados obtidos aqui são corroborados pelas teorias atuais, assim como as equações propostas neste trabalho