Formation and stability around irregular asteroids
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Data
2024-04-30
Autores
Orientador
Winter, Othon Cabo 
Coorientador
Sfair, Rafael
Pós-graduação
Física - FEG 33004080051P4
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
Asteroides são corpos rochosos ou metálicos remanescentes do início do Sistema Solar. Suasdimensões variam de alguns metros a centenas de quilômetros e possuem formatos irregulares.Alguns deles cruzam a órbita da Terra, sendo chamados de Near Earth Asteroids (NEAs). AlgunsNEAs representam uma ameaça potencial à Terra e, por esse motivo, são chamados de asteroidespotencialmente perigosos (PHAs, do inglês Potentially Hazardous Asteroids). Por esse motivo epor suas características únicas, alguns asteroides são alvos de missões espaciais, como os asteroidesBennu, Apophis e o sistema triplo 2001 SN263 . Por esse motivo, este trabalho tem como objetivoentender melhor a dinâmica desses asteroides, estudando sua topografia, a estabilidade de seuentorno e até mesmo sua formação. Como Apophis terá seu encontro próximo com a Terra em2029, estudamos sua topografia geométrica e geopotencial para compreender a dinâmica em suasuperfície e também a estabilidade em suas proximidades. Em seguida, estudamos como a Terraafetará sua superfície e sua vizinhança por meio de estudos de sua topografia e simulação numéricacom partículas sem massa. Estendemos os estudos para rastrear o destino das partículas queforam ejetadas durante o encontro com a Terra. Elas poderiam causar uma atividade meteoríticana Terra? Focando na missão ASTER, também estudamos a topografia e a estabilidade doentorno do sistema triplo 2001 SN263 . Na primeira publicação, fazemos uma análise detalhada desua topografia geométrica e geopotencial. Também realizamos estudos iniciais de estabilidade aoredor do maior satélite do sistema. Para compreender as regiões preferenciais onde as partículaspodem cair nos corpos do sistema, integramos numericamente uma nuvem de partículas emcada um deles. Em um segundo trabalho, decidimos estender os estudos de estabilidade e fazeruma análise detalhada. Consideramos os três asteroides e as partículas nas simulações. Tambémassumimos a forma irregular deles e a perturbação da pressão de radiação solar. Durante essesestudos, ficamos extasiados com a descoberta do primeiro sistema de asteroides quádruplo. Assim,também analisamos sua estabilidade dinâmica em suas proximidades, já que foram relatadasincertezas nos elementos orbitais do terceiro satélite descoberto. Empolgados com os estudosque incluem asteroides com formas de "pião" como corpo principal do sistema triplo 2001 SN263 ,decidimos investigar os cenários e condições possíveis para a formação de corpos com esse formato.Um estudo inicial usando Hidrodinâmica de Partículas Suaves (SPH, do inglês Smooth ParticleHydrodynamics) e o Método dos Elementos Finitos foi realizado para analisar sua formação ea falha estrutural de seus interiores. Os resultados de todos esses estudos contribuíram parauma compreensão abrangente da dinâmica e propriedades físicas de asteroides e sistemas deasteroides múltiplos. Nossos resultados podem contribuir para futuras missões espaciais e umamelhor compreensão da dinâmica dos asteroides.
Resumo (inglês)
Asteroids are rocky or metallic bodies leftovers from the early Solar System. Their sizes range from a few meters to hundreds of kilometers and have irregular formats. Some of them cross the orbit of Earth being called Near Earth Asteroids (NEAs). A set of NEAs also represent a potential threat to the Earth and, for this reason, are called potentially hazardous asteroids (PHAs). Due to their potential threat to the Earth or unique characteristics, some asteroids are targets of space missions such as the asteroids Bennu, Apophis and the triple system 2001 SN263. For this reason, this work aims to better
understand the dynamic of these asteroids, studying their topography, the stability of their neighbourhood and even their formation. Since Apophis will have its closest encounter with Earth in 2029, we study its geometric and geopotential topography to comprehend the dynamics on its surface and also the stability in its nearby. Then, we study how the Earth will affect its surface and neighbourhood through the slope angle and numerical simulation with massless particles. We extended the studies to track the destination of the particles that were ejected during the encounter with Earth. May they cause a meteor activity on Earth? Focusing on the ASTER mission, we also study the topography and the stability of the neighbourhood of the triple system 2001 SN263. In the first publication, we make a detailed analysis of their geometric and geopotential topography, and initial stability studies around the largest satellite of the system and numerically integrate a cloud of particles to comprehend the preferential regions where particles may fall. In a second work, we decided to extend the stability studies and make a detailed analysis. We consider the three asteroids and the particles in the simulations. We also assumed the irregular shape of them and the perturbation of the solar radiation pressure. During these studies, we were excited with the discovery of the first quadruple asteroid system. Thus, we also analysed their dynamical stability in its nearby since it was reported uncertainties on the orbital elements of the third moonlet discovered. Thrilled by the studies including asteroids with spinning-top shapes as the main body of the triple system 2001 SN263, we decided to investigate the possible scenarios and conditions for their formation. An initial study using Smooth Particle Hydrodynamics and Finite Element Method was made to analyse their formation and the structure failure of their interiors. However, these works are still under development. The findings of all these studies contributed to a comprehensive understanding of the dynamics and physical properties of asteroids and multiple asteroid
systems. Our results may contribute to future space missions and a better understanding of the asteroid dynamics.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Inglês
Como citar
RIBEIRO, Giulia Valvano Prado. Formation and stability around irregular asteroids. 159f. 2024. Tese (Doutorado em Física) - Faculdade de Engenharia e Ciências, Universidade Estadual Paulista, Guaratinguetá, 2024.