Estudo da estabilidade de anéis em exoplanetas
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Data
2019-03-08
Autores
Pinheiro, Tiago Francisco Lins Leal
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
A estrela PDS110 (HD290380) com idade aproximada de 10 milhões de anos, apresentou dois eclipses ocorridos em 2008 e 2011, com duração de 25 dias e queda de aproximadamente 26 % na luminosidade da estrela. Outra estrela J1407 (1SWASP J140747.93-39454.6) apresentou uma complexa série de eclipses com 56 dias de duração. As hipóteses dadas a esses dois eventos foram a passagem da borda de um disco planetário ou um disco circunstelar de uma anã marrom. Neste trabalho foi analisada a natureza desses possíveis sistemas de anéis ao redor de um exoplaneta gigantesco não observado, que teria ocultado essas estrelas. Para estudar o sistema PDS110b, devido ao grande número de variáveis envolvidas ainda desconhecidas neste problema como, por exemplo, massa e excentricidade do planeta, inclinação e extensão do disco, foram criados diversos modelos numéricos considerando a interação gravitacional entre a estrela, o planeta e a partícula do anel. Desta forma foi possível refinar os intervalos dos parâmetros predeterminados através dos dados observacionais, que seriam compatíveis com o eclipse observado. Os resultados indicam que provavelmente os eclipses teriam ocorrido por um planeta com massa entre 50 e 70 MJup, em uma orbita quase circular (ePDS110b < 0,05) e o semieixo maior de 2 ua. O sistema de anel ao redor do PDS110b, teria uma extensão radial de ~ 0,2 ua, significativamente maior que o raio de Roche do planeta e um forte indicio da presença de satélites. Ao analisar o sistema de anéis do J1407b, após a exclusão de algumas propostas do corpo eclipsante ser uma estrela secundária, os estudos propõem um extenso sistema de anéis, formado por no mínimo 37 diferentes anéis e uma possível exolua com massa proporcional a Terra, localizada em uma falha observada em 0,4 ua de distância do planeta. Uma abordagem semelhante a realizada no sistema PDS110b foi aplicada também para o J1407b, assumindo a hipótese que eclipse se deu pela passagem de um exoplaneta gigante gasoso de 10 a 100 MJup e semieixo maior > 3 ua. Os melhores resultados mostram que J1407b possivelmente tem uma massa maior que 50 MJup, aJ1407b = [4 - 5,6] ua, período orbital entre 8,3 e 11,6 anos e eJ1407b = [0,3 - 0,4]. O anel tem 0,3 ua de extensão radial, muito maior que o raio de Roche do planeta, o que colabora com a explicação da formação de satélites nas suas falhas.
The star PDS110 (HD290380) is approximately 10 millions years old, underwent two eclipses observed in 2008 and 2011 in the surrounding 25 days with a depth 26 % in the star's luminosity. Other star J1407 (1SWASP J140747.93-39454.6) underwent a complex series of eclipses that lasted 56 days. The hypothesis could explain those events are the transit of the edge one disc circumplanetary or circumstelar (brown dwarf). In this work, we analyzed the nature of a possible ring system around these giant exoplanets would have occulted the star. To study the PDS110b system, in the reason to the large number of unknown variable involved in this problem like: mass and the eccentricity of the PDS110b, inclination and size of the disc, we created a several numerical models considering the only gravitational interactions between the star, the planet and the particle of the ring. We managed to restrict the interval of the parameters predetermined by the observational data. The best models indicate a planet's mass between [50 - 70] MJup, in the quasi circular orbit (ePDS110b < 0,05) and semi major axis of 2 ua. The ring system around the PDS110b, probably has ~ 0,2 ua of radial extension. To analyze the ring system around J1407b, after excluded some proposals of the eclipsing body to be a secundary star, the studies propose an extensive ring system with radius of 0,6 ua, formed by at least 37 different rings and one possible exomoon with mass proportional to Earth, located at the gap observed at 0.4 ua from the planet. A similar approach to that carried out in the PDS110b system we also applied to J1407b, assuming the hypothesis that eclipse happened by the transit of an gaseous giant exoplanet from 10 to 100 MJup and a semi major axis axis > 2,2 ua. The best show that J1407b probably has a mass > 50 MJup, aJ1407b = [4 - 5,6] ua, orbital period between 8,3 and 11,6 years and eJ1407b = [0,2 - 0,4]. The ring has 0.3 ua of radial extension, much larger than the radius of Roche of the planet, which collaborates with the explanation of the formation of satellites in their gaps.
The star PDS110 (HD290380) is approximately 10 millions years old, underwent two eclipses observed in 2008 and 2011 in the surrounding 25 days with a depth 26 % in the star's luminosity. Other star J1407 (1SWASP J140747.93-39454.6) underwent a complex series of eclipses that lasted 56 days. The hypothesis could explain those events are the transit of the edge one disc circumplanetary or circumstelar (brown dwarf). In this work, we analyzed the nature of a possible ring system around these giant exoplanets would have occulted the star. To study the PDS110b system, in the reason to the large number of unknown variable involved in this problem like: mass and the eccentricity of the PDS110b, inclination and size of the disc, we created a several numerical models considering the only gravitational interactions between the star, the planet and the particle of the ring. We managed to restrict the interval of the parameters predetermined by the observational data. The best models indicate a planet's mass between [50 - 70] MJup, in the quasi circular orbit (ePDS110b < 0,05) and semi major axis of 2 ua. The ring system around the PDS110b, probably has ~ 0,2 ua of radial extension. To analyze the ring system around J1407b, after excluded some proposals of the eclipsing body to be a secundary star, the studies propose an extensive ring system with radius of 0,6 ua, formed by at least 37 different rings and one possible exomoon with mass proportional to Earth, located at the gap observed at 0.4 ua from the planet. A similar approach to that carried out in the PDS110b system we also applied to J1407b, assuming the hypothesis that eclipse happened by the transit of an gaseous giant exoplanet from 10 to 100 MJup and a semi major axis axis > 2,2 ua. The best show that J1407b probably has a mass > 50 MJup, aJ1407b = [4 - 5,6] ua, orbital period between 8,3 and 11,6 years and eJ1407b = [0,2 - 0,4]. The ring has 0.3 ua of radial extension, much larger than the radius of Roche of the planet, which collaborates with the explanation of the formation of satellites in their gaps.
Descrição
Palavras-chave
Planeta, Sistema de anéis, Satélites, Simulações numéricas, Exoplanetas, Métodos de simulação, Planet, Ring system, Satellite and Numerical Simulation