Un sistema di anelli rappresenta una struttura rotante su larga scala, come una galassia o dischi proto- planetari densi di gas e polveri che circondano le stelle appena formate, e generalmente sono costituiti da particelle solide o gas e polveri. Fino all'ultimo decennio si pensava che un sistema di anelli, all'nterno del nostro Sistema Solare, potesse essere esclusivamente individuato attorno ai quattro pianeti giganti; tuttavia, rispettivamente nel 2014 e nel 2017, si è individuata la presenza di un anello attorno al centauro Chariklo ed al pianeta nano Haumea. Scopo di questo elaborato è analizzare la stabilità e l'evoluzione dinamica e collisionale dell'anello attorno al pianeta nano 136108 Haumea. Prima di fare ciò, viene approfondita l'origine e l'evoluzione dinamica di un sistema di anelli attorno ad un corpo minore e vengono presentate le simulazioni numeriche del Modello Standard relativo alle collisioni tra corpi, ed il potenziale di MacCullagh. Analizzando nello specifico le simulazioni relative ad Haumea, facendo riferimento in particolare a Marzari (2020), si può concludere che l'anello è forzato a risiedere nel piano equatoriale tramite forti perturbazioni J2 dell'ellissoide oblato triassiale. Inoltre, in questo specifico caso, viene introdotto un ulteriore fattore da considerare: il trascinamento di Poynting-Robertson. Tale fenomeno non gioca un ruolo significativo per la dinamica delle particelle quando queste si trovano vicino al corpo principale, ma è rilevante lontano da Haumea. Se tale meccanismo agisce sulla dinamica delle particelle producendo uno scenario finale di movimento limitato, ovvero le particelle non collidono ne' fuggono dal sistema prima della fine dell'integrazione, allora l'anello risulta stabile. In aggiunta, le perturbazioni gravitazionali con semiassi eccitano larghe eccentricità tra le particelle dell'anello che non vengono smorzate dalle collisioni. Tuttavia, le relative velocità d'impatto sono più basse delle velocità di frammentazione aspettate e dunque la sopravvivenza dell'anello è garantita. RIASSUNTO INGLESE: A ring system represents a large-scale rotating structure, such as a galaxy or dense proto-planetary disks with gas and dust surrounding newly formed stars, and generally consists of solid particles or gas and dust. Until the last decade, it was thought that a ring system, within our Solar System, could be exclusively detected around the four giant planets; however, in 2014 and 2017, respectively, a ring was detected around the centaur Chariklo and the dwarf planet Haumea. The aim of this work is to analyze the stability and dynamical and collisional evolution of the ring around the dwarf planet 136108 Haumea. Before doing so, the origin and dynamical evolution of a system of rings around a minor body is investigated in depth, and numerical simulations of the Standard Model related to body collisions, and the MacCullagh potential are presented. Analyzing specifically the simulations for Haumea, referring in particular to Marzari (2020), it can be concluded that the ring is forced to reside in the equatorial plane due to strong J2 perturbations of the triaxial oblate ellipsoid. Furthermore, in this specific case, it is introduced a new factor to be considered: the Poynting-Robertson drag. When the particles are near to the main body this phenomenon doesn’t play a significant role for the particles dynamics, but it is relevant far from Haumea. If this mechanism acts on the particles dynamics producing a final scenario of restricted motion, i.e. the particles neither collide nor escape from the system before the end of integration, then the ring is stable. In addition, gravitational perturbations with semi-axes excite large

Evoluzione dinamica e collisionale dellâ anello attorno ad Haumea.

Faletti, Maddalena
2021/2022

Abstract

Un sistema di anelli rappresenta una struttura rotante su larga scala, come una galassia o dischi proto- planetari densi di gas e polveri che circondano le stelle appena formate, e generalmente sono costituiti da particelle solide o gas e polveri. Fino all'ultimo decennio si pensava che un sistema di anelli, all'nterno del nostro Sistema Solare, potesse essere esclusivamente individuato attorno ai quattro pianeti giganti; tuttavia, rispettivamente nel 2014 e nel 2017, si è individuata la presenza di un anello attorno al centauro Chariklo ed al pianeta nano Haumea. Scopo di questo elaborato è analizzare la stabilità e l'evoluzione dinamica e collisionale dell'anello attorno al pianeta nano 136108 Haumea. Prima di fare ciò, viene approfondita l'origine e l'evoluzione dinamica di un sistema di anelli attorno ad un corpo minore e vengono presentate le simulazioni numeriche del Modello Standard relativo alle collisioni tra corpi, ed il potenziale di MacCullagh. Analizzando nello specifico le simulazioni relative ad Haumea, facendo riferimento in particolare a Marzari (2020), si può concludere che l'anello è forzato a risiedere nel piano equatoriale tramite forti perturbazioni J2 dell'ellissoide oblato triassiale. Inoltre, in questo specifico caso, viene introdotto un ulteriore fattore da considerare: il trascinamento di Poynting-Robertson. Tale fenomeno non gioca un ruolo significativo per la dinamica delle particelle quando queste si trovano vicino al corpo principale, ma è rilevante lontano da Haumea. Se tale meccanismo agisce sulla dinamica delle particelle producendo uno scenario finale di movimento limitato, ovvero le particelle non collidono ne' fuggono dal sistema prima della fine dell'integrazione, allora l'anello risulta stabile. In aggiunta, le perturbazioni gravitazionali con semiassi eccitano larghe eccentricità tra le particelle dell'anello che non vengono smorzate dalle collisioni. Tuttavia, le relative velocità d'impatto sono più basse delle velocità di frammentazione aspettate e dunque la sopravvivenza dell'anello è garantita. RIASSUNTO INGLESE: A ring system represents a large-scale rotating structure, such as a galaxy or dense proto-planetary disks with gas and dust surrounding newly formed stars, and generally consists of solid particles or gas and dust. Until the last decade, it was thought that a ring system, within our Solar System, could be exclusively detected around the four giant planets; however, in 2014 and 2017, respectively, a ring was detected around the centaur Chariklo and the dwarf planet Haumea. The aim of this work is to analyze the stability and dynamical and collisional evolution of the ring around the dwarf planet 136108 Haumea. Before doing so, the origin and dynamical evolution of a system of rings around a minor body is investigated in depth, and numerical simulations of the Standard Model related to body collisions, and the MacCullagh potential are presented. Analyzing specifically the simulations for Haumea, referring in particular to Marzari (2020), it can be concluded that the ring is forced to reside in the equatorial plane due to strong J2 perturbations of the triaxial oblate ellipsoid. Furthermore, in this specific case, it is introduced a new factor to be considered: the Poynting-Robertson drag. When the particles are near to the main body this phenomenon doesn’t play a significant role for the particles dynamics, but it is relevant far from Haumea. If this mechanism acts on the particles dynamics producing a final scenario of restricted motion, i.e. the particles neither collide nor escape from the system before the end of integration, then the ring is stable. In addition, gravitational perturbations with semi-axes excite large
2021-03-21
57
Evoluzione anello, corpi minori, Haumea
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12608/21217