Presentacin de PowerPoint

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• A. (5758)Brunini, J. Fernández, T. Gallardo (2004)

El SD como fuente de cometas de la Nube de Oort
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Motivación del trabajo

• Estudiar la evolución dinámica de objetos
  (realesclones) y las probabilidades de que éstos
  terminen en alguno de los siguientes estados
  finales
• Alcanzar la zona de influencia de Júpiter.
• Obtener órbitas de eyección del Sistema Solar
  (hiperbólicas).
• Ser transferidos a la Nube de Oort.

• Integran las órbitas de 76 SDOs (descubiertos
  hasta fines de 2002) y 399 clones por un periódo
  de 5Gyr.

• Ya que los cuerpos del SD pueden dispersarse
  tanto hacia la región planetaria como adquirir
  grandes distancias heliocéntricas, pueden ser una
  posible fuente de cometas de la Nube de Oort.
• A analizar esto último, apunta el trabajo.

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Introducción

• Los cometas son considerados sobras del proceso
  de formación planetaria.

• Fernández, 1980a- Fernández IP 1980b La zona
  Urano-Neptuno es sugerida como la principal
  fuente de cometas de la mayoría de los cometas de
  la Nube de Oort.

• Hoy (2004) son consideradas otras fuentes como la
  región TN y dentro de ésta es destaca el KB
  (40-50 UA).

• Fernández, 1980b, Duncan et al.,1988,1995)
  Sugieren esta última región como la fuente de los
  JFC.

• El traspaso de cometas de la región TN a los
  planetas internos necesita una población de
  transición que ya fue removida de la región TN
  (hecho confirmado Centauros, (2060)Chirón,
  1977).

• Levison y Duncan (1977) Simulación Numérica de
  objetos en encuentros con Neptuno. 30 de la
  muestra inicial terminó (luego de 1Gyr) con
  órbitas típicas de los JFC.

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• Para mediados de los 90 era de esperar que se
  hallaran objetos con órbitas muy excéntricas, con
  q cerca de la órbita de Neptuno. Ello se confirmó
  con el primer SDOs descubierto (1996TL66 Luu
  et al., 1997). Esta nueva población se define
  como qgt30UA y agt50UA.

• Duncan y Levison (1997) Integran orbitas de
  objetos por mas de 4Gyr. Y reproducen
  exitosamente la región SD desde objetos
  fuertemente perturbados por Neptuno.

• Para fines de 2002 ya se habían descubierto 70
  SDOs.

• Dada la cantidad descubierta se hizo necesaria
  una clasificación
• CKBOs No resonantes, 42UAltalt48UA, iltlt, eltlt.
• PLUTINOS Resonancia 23 con Neptuno, sin
  encuentros cercanos con éste último.
• SDOs qgt30UA, agt50UA.
• ESD qgt38UA.

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• Los autores no hacen incapié en este trabajo
  acerca del origen del ESD. Sin embargo, incluyen
  en las integraciones objetos de esa población.

• Trujillo et al. (2000)
• Consideran una muestra de 4 TNOs (todos con
  qlt36UA).
• NSDOs(Rgt50km)3.1x104 objetos.
• MTOTAL0.05 Mtierra.
• Si se consideran TNOs con qgt40UA, sus
  estimaciones deben duplicarse.

• Larsen et al. (2001) Descubren 4 Centauros y
  estiman que hay 70 SDOs con mRgt21.5.

• Trujillo et al. (2001) Estiman que la
  distribución de tamaños de la población de los
  Clásicos se ajusta a su ley de potencias (simple)
  para s4.

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• Los autores sostienen que dicha ley es también
  aplicable al SD y suponen que para un s apropiado
  pueden incluirse cometas con radios típicos de
  R1km.
• En ese caso estiman NSDOs(Rgt1km)6x104x50(
  s-1).
• s4.0 ? NSDOs(Rgt1km)7.5x109.
• s4.6 ? NSDOs(Rgt1km)7.8x1010.
• s3.5 ? NSDOs(Rgt1km)1.1x109.
• Para este trabajo, los autores suponen una
  población de 7.5x109 objetos (la incerteza es
  alta y los autores admiten que puede estar un
  orden de magnitud más arriba o más abajo).

• Duncan and Levison (1997) Estiman NSDOs6x108.

• Berstein et al. (2004) (Survey HST) Hallan TNOs
  pequeños cuya existencia es compatible con una
  ley de potencias con s4.

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El modelo numérico

• Integran numéricamente las órbitas (EVORB) de 76
  SDOs 399 clones (agregados dada la pobreza de
  la muestra real)(MPC).

• Los clones tienen órbitas similares a los reales
  pero en posiciones iniciales diferentes
  (diferentes long. medias iniciales)

• Sol (su masa incluye los planetas terrestres)
  los 4 planetas gigantes.

• Paso 3 meses.

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• Integran por 5 Gyr, pero la integración para si

• Un objeto colisiona con un planeta.
• Si un cuerpo llega a la Región Interior de
  Júpiter (rlt5.2UA).
• En ese caso el objeto tiene dos finales
  posibles
• El cuerpo es eyectado al espacio interestelar.
• El cuerpo es transferido a una órbita JFC por un
  tiempo muy breve.
• Cuando un cuerpo alcanza una distancia del sol de
  20.000 UA con una órbita elíptica. En ese caso
  los autores consideran que pasa a ser un miembro
  más de la Nube de Oort.
• Si un cuerpo llega a una distancia baricéntrica
  de 20.000 UA con una órbita hiperbólica. Es esta
  caso el objeto es considerado eyectado al espacio
  interestelar.

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Los resultados
1. Tiempo de vida dinámicos de los TNOs
La supervivencia de un SDOs depende fuertemente
de su qinicial .
En la figura se ve que para qinicial lt36UA, los
objetos se pierden.
Los que sobreviven luego de 5Gyr son los que
tenian qinicial gt36 UA. (Ello apoya la idea de
que estos forman un Disco Extendido, quizá con un
origen distintos).
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Tiempo dinámico de vida media (tdyn) ? Tiempo
requerido para que la muestra inicial caiga a la
mitad.
Fitean una relación lineal empírica entre tdyn
y qini.
De esta última ecuación se ve que para los SDOs
con qgt36.6UA, los tdyn superan la edad del S.
Solar.
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Tiempo dinámico medio de vida media (tdyn) ?
Tiempo requerido para que la muestra inicial
caiga a la mitad.
donde q1 31 UA, q2 36 UA y fq(qini) es la
fracción de SDOs a qinicial en (qi,, qidqi) y
q1 ltqinilt q2.
Integrando esta ec. (luego de sustituir los
valores numéricos correspondientes) se obtiene un
tiempo dinámico medio igual a 1.8x109 yr.
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2. Los diferentes estados finales

• De los 76 SDOs reales, 53 terminaron en los
  siguientes estados
• 26 en la Nube de Oort.
• 12 fueron eyectados al espacio interestelar.
• 15 entraron en la zona de influencia de Júpiter.

• Así, las fracciones de esos SDOs perdidos son
• fOort 26/53 0.49?0.1
• fypt 12/53 0.23?0.06
• fRegión de Júp. 15/53 0.28?0.07

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• De los 399 clones, se perdieron 239.

• Las fracciones de clones perdidos son
• fOort 110/239 0.46?0.044
• fypt 62/239 0.26?0.036
• fRegión de Júp. 67/239 0.28?0.034

• Combinando ambas muestras (los resultados son muy
  similares)
• fOort 0.47?0.04
• fypt 0.25?0.029
• fRegión de Júp. 0.28?0.031

• Así, cerca de la mitad de la muestra terminó en
  la Nube de Oort.
• La otra mitad se repartió de forma similar
  entre los otros dos estados
• posibles.

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3. Captura en los estados resonantes
Se encuentran que hay 3 resonancias con Neptuno
para las cuales las órbitas son muy estables
25 37 y 49.
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La dinámica de barrido de Neptuno
El SD es una ruta MUY efectiva hacia la Nube de
Oort.

• Analizándo detenidamente la dinámica de los SDOs
  que llegan a la Nube de Oort, los autores llegan
  a las siguientes conclusiones

• Una fracción importante de los SDOs que llegan a
  la Nube de Oort tienen su perihelio más alla de
  Neptuno.

• Encuentran que Neptuno actúa como un barredor
  dinámico que dispersa dichos objetos aumentando
  sus semi-ejes antes que sus perihelios puedan
  entrar en la órbita del planeta.
• De hecho de los 137 objetos
  (realesclones) que llegan a la Nube de Oort, 85
  lo hacen con 31ltqlt36.

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De esta última figura se ve que la mayoría de los
SDOs que evolucionan hacia la Nube de Oort lo
hacen con 31ltqlt36. No llegan si qgt36 UA.
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Dependencia del estado final con respecto al
qinicial

• Históricamente se han sugerido 2 posibles fuentes
  para el SD

• Un origen primordial, en el cual el hoy SD es una
  muestra fósil del material dispersado en
  tiempos de la acreción de Neptuno (Duncan and
  Levison, 1997).

• El cinturón TN que alimenta el SD mediante una
  difusión caótica (Holman and Wisdom, 1993),
  (Morbidelli, 1997).

En este último caso, las fuentes más probables
son las poblaciones de los Plutinos y CKB en el
rango 40-42 UA, adonde hay una superposición de
varias resonancias seculares.
En ambos casos los SDOs aumentan sus e,
manteniendo constante sus semiejes hasta que se
acercan a la órbita de Neptuno.
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Los autores sostienen que el SD es actualmente
alimentado por Plutinos, CKBOs y en una
fracción (desconocida) por la población
primordial de planetesimales.
Los SDOs con qlt31 UA son los que penetran la
región de barrido de Neptuno.
El estado final de los SDOs dependería en parte
de la distancia (desde Neptuno) para la cual se
desacoplan de las resonancias respectivas y
comienzan a convertirse en SDOs cuando agt50UA.
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La figura muestra la fracción de cuerpos que
llegan a la zona de influencia de Jupiter
respecto de TODOS los que llegan a los 3
distintos estados finales VS. qinicial.
1/3 de los SDOs con 30ltqini lt32 (cerca de la
órbita de Neptuno) terminan en la zona de
influencia de Júpiter.
Ese 1/3 esta en total acuerdo con lo hallado por
Levison y Duncan (1997).
Pero para los objetos que comienzan a evolucionar
desde un qini grande, la fracción de
transferencia hacia la zona de influencia de
Júpiter cae a expensas de la fracción de éstos
que llegan a la Nube de Oort.
Una explicación sería que tales objetos
(inicialmente lejos de la órbita de Neptuno),
encuentran serias dificultades para penetrar su
zona de barrido, lo que es indispensable llegar
hasta Urano, Saturno y finalmente Júpiter.
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Tasa de transferencia de los SDOs a la Nube de
Oort
Parten de una población actual del SD 7.5x109
objetos (Rgt1km).
Hallan que el 60de la muestra se pierde a los 5
Gyr.
Obtienen una tasa de inyección de ? 1.2 yr-1.
Obtienen el mismo valor utilizando una relacion
lineal empírica entre NOort / NSDO , (fracción
acumulada transferida a la Nube de Oort al tiempo
t)/(población remanente de SDOs al tiempo t).
Encuentran que los SDOs incorporados a la Nube
de Oort son NOort 4.6x1010.
Pero conjeturando que la población del SD era de
3x1010 en un principio, ? 5 yr-1.
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Conclusiones

• Cerca del 50 de los SDOs terminan en la nube
  de Oort. El resto tiene su fin en la zona de
  influencia Joviana o en el espacio interestelar.

• Neptuno actúa como un barredor dinámico de
  aquellos SDOs cuyos perihelios están próximos a
  la órbita de Neptuno.

• La tasa de SDOs inyectada en la Nube de Oort es
  de 5 yr-1. Ello podría incluir una nada
  despresiable fracción de cometas perdidos que
  terminarían en la Nube de Oort (probablemente
  hasta un 10).

• Durante la evolución dinámica algunos SDOs
  aumentan sus perihelios hasta valores superiores
  a las 50UA. Ello se debe basicamente a un
  mecanismo de Kozai. Este es un efecto dinamico a
  ser más estudiado en el futuro.

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Fin