O Sistema Solar e sua Forma

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1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST -
2002
A FORMAÇÃO
DO SISTEMA SOLAR
Daniela Lazzaro Observatório Nacional
Rio de Janeiro
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Teorias de formação

• ?50 em 300 anos
• Descartes 1644 ? turbilhões
• Buffon 1755 ? colisão com cometa
• Kant 1765 ? nebulosa primordial
• Laplace 1796 ? anéis concêntricos
• Jeans-Jeffreys 1916 ? colisão com estrela
• Safronov 1969 ? planetesimais
• Cameron 1969 ? instabilidades

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O método científico
Formulação do problema
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O método científico
Formulação do problema Obtenção de dados
observacionais
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O método científico
Formulação do problema Obtenção de dados
observacionais Elaboração do modelo
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O método científico
Formulação do problema Obtenção de dados
observacionais Elaboração do modelo Comprovação
do modelo novos dados previsões do
modelo
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Formulação do problema

• Como criar 9 corpos ?

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Formulação do problema

• Como criar 9 corpos ?
• quebrar algo grande juntar algo
  pequeno

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Formulação do problema

• Como criar 9 corpos ?
• quebrar algo grande juntar algo
  pequeno
• Com que tipo de matéria ?

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Formulação do problema

• Como criar 9 corpos ?
• quebrar algo grande juntar algo
  pequeno
• Com que tipo de matéria ?
• estelar fria

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Formulação do problema

• Como criar 9 corpos ?
• quebrar algo grande juntar algo
  pequeno
• Com que tipo de matéria ?
• estelar fria
• Em que momento ?

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Formulação do problema

• Como criar 9 corpos ?
• quebrar algo grande juntar algo
  pequeno
• Com que tipo de matéria ?
• estelar fria
• Em que momento ?
• congênitos capturados

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• Dados órbitas co-planares e circulares

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a (UA) e i (o)
Mercúrio 0.39 0.206 7.0
Vénus 0.72 0.007 3.4
Terra 1.00 0.017 0.0
Marte 1.52 0.093 1.85
Júpiter 5.20 0.048 1.32
Saturno 9.54 0.056 2.50
Urano 19.18 0.046 0.77
Netuno 30.06 0.009 1.78
Plutão 39.44 0.246 17.17
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• Dados direção do movimento e rotação

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Dados dimensões
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Massa Total
Sol 99.8000000
Júpiter 0.1000000
Cometas 0.0500000
Outros planetas 0.0400000
Satélites e anéis 0.0000500
Asteróides 0.0000020
Poeira cósmica 0.0000001
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Dados composição química
No de átomos por milhão de átomos de H
Hidrogênio H 1.000.000
Hélio He 68.000
Carbono C 420
Nitrogênio N 87
Oxigênio O 690
Neônio Ne 98
Sódio Na 2
Magnésio Mg 40
Alumínio Al 3
Silício Si 38
Enxofre S 19
Argônio Ar 4
Cálcio Ca 2
Ferro Fe 34
Níquel Ni 2
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Vínculos Observacionais
Composição solar Direção de rotação Órbitas
co-planares Datação radiativa solidificação
4.55 x 106 anos
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Vínculos Observacionais
Composição solar ? nebulosa Direção de rotação
? nebulosa em rotação Órbitas
co-planares Datação radiativa solidificação
4.55 x 106 anos
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Vínculos Observacionais
Composição solar ? nebulosa Direção de rotação
? nebulosa em rotação Órbitas co-planares ?
disco Datação radiativa solidificação 4.55 x
106 anos
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Colapso da nebulosa solar
Nebulosa contrae ? aumenta rotação
(conservação momento angular)
Material dos polos cai rapidamente no centro ?
formação de um disco
No centro ? corpo massivo e quente ?
materiais sólidos volatilizados
Restante da nebulosa esfria ? planetesimais
No centro ? processos nucleares ? estrela No
exterior ? processos de accreção ? planetas
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• Nebulosa massiva, disco 1MSol
• (Cameron)
• Instabilidades gravitacionais
• ? Proto-planetas gigantes gasosos
• Nebulosa mínima, disco 10-2MSol
• (Safronov)
• Condensação accreção
• ? Planetesimais ? Planetas

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• Nebulosa massiva, disco 1MSol
• (Cameron)
• Instabilidades gravitacionais
• ? Proto-planetas gigantes gasosos
• Nebulosa mínima, disco 10-2MSol
• (Safronov)
• Condensação accreção
• ? Planetesimais ? Planetas

Modelo padrão
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Nebulosa de Orion
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Proplyds em Orion
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?-Pictoris
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Previsões do modelo
Processo de formação estelar comum no
universo Existem muitos outros sistemas
planetários
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Planetas Extra-solares
Primeiro descoberto 1995

• Estatística
• 130 planetas detectados
• 2 sistemas planetários em torno de pulsar
• 3 discos proto-planetários
• Métodos de detecção
• Perturbações gravitacionais
• Velocidades radiais, variação de posição,
  variação na distância
• Imagem direta
• Ocultações (transitos)
• Lentes gravitacionais

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Perturbação gravitacional
R? 696,000km R? J 778,000km R? T 449km
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Observa P ? determina VPL Observa K V? sin i
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• Msini 0.25MJ
• a 0.041 U.A.
• P 3.024 d
• e 0

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nuvem
M? gt 0.08M?
T 107 K
T 106
0.05 lt M?lt 0.08
Fusão Nuclear H-He
Lítio, Deutério
Estrela
Anã Marrom
Definição de Planeta 1) órbita em torno de uma
estrela 2) processo de formação ? 3)
MPL lt 0.05 M ? ? 13 MJ
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0.2 MJ lt MPL sin i lt 11 MJ 0.04 UA lt aPL lt 2.5
UA 0 lt ePL lt 0.7
70 aPL lt 1 UA
Formação de Hot-Jupiters quente demais ?
condensação ? pouco material ? núcleo 10 MT ?
pouco material ? tempo lt 3 x 106 anos ? pouco
gás ? gigante? altas excentricidades ?
disco? ? Diferente do modelo
padrão
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Modelos propostos
Fragmentação da nuvem protoestelar ? massas gt
7 MJ Fragmentação do disco ? aglutinação?
Migração planetária ? interação com disco de
gás ?sobrevivência?
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Sistema Solar
Sistema pulsar
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