Orientador: Othon Cabo Winter / Banca: Ernesto Vieira Neto / Banca: Silvia Maria Giuliatti Winter / Banca: Julio Ignácio Bueno de Camargo / Banca: Teresinha de Jesus Stuchi / Resumo: Em geral, pequenos corpos do sistema solar, como asteroides e cometas, têm uma forma muito irregular, o que afeta significativamente o seu potencial gravitacional, dificultando os estudos da dinâmica ao redor destes corpos. Uma primeira aproximação é a expansão em harmônicos esféricos, onde os termos C20 e o C22 caracterizam a irregularidade do corpo. Usamos essa aproximação em superfícies de secção de Poincaré para estudar as regiões próximas ao planeta anão Haumea, onde foi observado um anel. A partir do mapeamento feito pela técnica de superfície de secção de Poincaré, foi possível identifi- car Famílias de órbitas periódicas e regiões estáveis. Duas Famílias de órbitas periódicas foram destacadas, a primeira uma Família de segundo tipo associada à ressonância 1:3 (Família ressonante) e a segunda uma Família de primeiro tipo (Família central). As simulações indicam que as partículas do anel podem estar em órbitas da Família central. Já a Família ressonante, não pode ser responsável pelo anel devido a excentricidade de suas órbitas e da sua posição. Para simular de forma mais realista a irregularidade de um pequeno corpo, é usada uma melhor aproximação para o cálculo do potencial gravitacional. O modelo de concentração de massa, ou modelo de mascons, é uma aproximação discreta da forma de um corpo, capaz de simular um potencial irregular, assimétrico e tridimensional. A esse modelo é aplicada a superfície de secção de Poincaré, com o objetivo de estudar a dinâmica da região... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In general, small bodies of the Solar system, e.g. asteroids and comets, have a very irregular shape. This feature affects significantly the gravitational potential around these irregular bodies, which hinders dynamical studies. A first approximation is an expansion in spherical harmonics, where C20 and C22 characterize the irregularity of the body. This approach is used on Poincaré surfaces of sections to study regions close to the dwarf planet Haumea. This regions are where the observed ring. By the technique of Poincaré surface of section, it was identified Families of periodic orbits and stable regions. Two Families of periodic orbits were studied, the first Family is a second type associated with the 1:3 resonance (resonant Family) and the second Family is a first type (central Family). During the simulations the ring particles can be in orbits of the central Family. But the resonant Family can not be responsible for the ring due the eccentricity and position of their orbits. In order to more realistically simulation of the irregularity of the body, a better approximation is necessary for the computation of the gravitational potential. The mass concentration model, or mascon model, is a discrete approximation of the shape of a body. This model simulates an irregular, asymmetric and three-dimensional potential. This model was applied in a Poincaré surfaces of section, mainly to study the dynamics of the region close to the asteroid 4179 Toutatis. Four Families of ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Apresentamos a técnica de Chirikov para a derivação do Mapeamento Standard. Esta técnica é aplicada ao Sistema Auxiliar de Hori pra a ressonância asteroidal de primeira ordem cujas principais características discutimos brevemente. Os resultados numéricos obtidos com o Sistema Auxiliar de Hori para asteróides das ressonâncias 2/1, 3/2 e 4/3 são comparados aos resultados obtidos com o mapeamento derivado deste sistema. Examinamos as Projeções Lagrangeanas das trajetórias de alguns asteróides obtidas com o mapeamento e pudemos evidenciar a comensurabilidade interna de um asteróide tipo Thule da ressonâncvia 4/3. Desenvolvemos um mapeamento reduzido que nos dá a superfície de secção usando a técnica de redução de Whittaker. O estudo da vizinhança das separatrizes evidencia o aparecimento de caos causado pela introdução dos deslta periódicos da técnica de Chirikov. Demonstramos que podemos obter o mesmo mapeamento da técnica de Chirikov usando-se a técnica de Channel e Scovel para se obter um mapeamento simplético.

Orientador: Valério Carruba / Banca: Elbert Nehrer Macau / Banca: Ernesto Vieira Neto / Resumo: Encontros próximos com asteroides massivos são conhecidos por ser um mecanismo de mobilidade dinâmica que pode alterar significativamente elementos próprios de corpos menores, e eles são a principal fonte de mobilidade dinâmica para asteroides médios e grandes dimensões (D>20 km, aproximadamente). A mobilidade orbital causada pelos encontros próximos com asteroides massivos foi estudado no passado e pode ser um mecanismo viável para produzir a localização atual orbital de alguns dos asteroides tipo V atualmente fora da família Vesta. É bem conhecido, no entanto, que as frequências próprias da precessão do pericentro g e longitude do nodo s de planetas terrestres mudam quando um ou mais dos outros planetas não é considerado no esquema de simulação. Por exemplo as frequências g4 e s4 são diferentes quando o sistema solar completo é considerado ou quando somente Marte e os planetas jovianos foram contabilizadas. Neste trabalho consideramos os efeitos de que a inclusão de um ou mais asteroides massivos no esquema de simulação tiver na órbita dos asteroides massivos e, indirectamente, sobre as estatísticas de mudanças no semieixo maior causada pelos encontros próximos com este asteroide massivo. Nós descobrimos que os asteroides massivos, as frequências próprias são dependentes do número de outros asteroides massivos considerados no esquema de simulação e que, como resultado, as estatísticas inteiras do encontros com asteroides massivos também é afetada. As variações da mudança no semieixo maior próprio a causada pelos quatro asteroides mais massivos variou de até 36,3% nos cinco esquemas de simulações que utilizamos, e o número de encontros que causou a fortes mudanças na semieixo maior variou até um fator de 2. O efeito indireto causado pela presença de outros asteroides massivos, portanto... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Close encounters with massive asteroids are known to be a mechanism of dynamical mobility that can significantly alter proper elements of minor bodies, and they are the main source of dynamical mobility for medium-sized and large asteroids (D>20 km, approximately). Orbital mobility caused by close encounters with massive asteroids has been studied in the past and could be a viable mechanism to produce the current orbital location of some of the V-type asteroids currently outside the Vesta family. It is well known, however, that the proper frequencies of precession of pericenter g and longitude of the node s of terrestrial planets change when one or more of the other planets is not considered in the integration scheme. For instance, the g4 and s4 frequencies are different when the full solar system is considered or when only Mars and the Jovian planets are accounted for. In this work we consider the effect that including one or more massive asteroids in the integration scheme has on the massive asteroids orbit, and, indirectly on the statistics of changes in semi-major axis caused by close encounters with this com mais de ummassive asteroid. We find that massive asteroid proper frequencies are dependent on the number of other massive asteroids considered in the integration scheme and that, as a result, the whole statistics of encounters with asteroid is also affected. Variances of the change in proper a caused by the four most massive asteroids varied up to 36.3% in the five integration schemes that we used, and the number of encounters that caused the strongest changes in semi-major axis varied up to a fator 2. The indirect effect caused by the presence of other massive asteroids therefore introduces an additional source of uncertainty in estimating the long-term effect of close encounters with massive asteroids that was not accounted for in... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Banca: Othon C. Winter / Banca: Ernesto Vieira Neto / Banca: Sylvio Ferraz Mello / Banca: Augusto Daminelli / Banca: Paulo Afonso de oliveira Soviero / Texto sistematizado de parte dos trabalhos de pesquisa realizados após a obtenção do título de doutor. Apresentado ao Departamento de Matemática da UNESP, Campus de Guaratinguetá, como parte dos requisistos para obtenção do título de Livre Docência

Orientador: Ernesto Vieira Neto / Co-orientador: Othon Cabo Winter / Banca: Tadashi Yokayama / Banca: Valério Carruba / Banca: Dadid Nesvorny / Banca: Rodney da Silva Gomes / Resumo: Muitos estudos sobre os satélites irregulares dos planetasgigantes têm sido publicados, especialmente motivados pelo exponencial aumento no número de objetos conhecidos proporcionado pela era observacional do CCD. Características peculiares, como órbitas altamente excêntricaseinclinadas,bem como distantes dos planetas, são incompatíveis com o modelo deformação local através deacreção de matéria do disco circumplanetário, de modoque apenas acaptura gravitacional explica a existência detal classe. No problema restrito de três corpos, capturasgravitacionais são de caráter temporário, de modo quefaz-se necessário um mecanismo não trivialde captura compatível com a existência desses objetos. Muitas têm sido propostas, mas as origens dos satélites irregulares de Júpiter, oplaneta com maior número de objetos da referidaclasse, ainda permanece indeterminada. Estudando o mecanismo de captura de asteroides binários,sob o cenário do problemade 4 corpos, consideram Sol eJúpiter como objetosprimários, obtivemos uma distribuição orbital de objetos capturados bastante semelhante à distribuição observada para os satélites irregular jovianos. O referido estudo também nos permitiucompreender as características intrínsecasmais relevantes do mecanismo.As evidencias nos permitem propor uma nova teoria consistente comas origens dos satélites irregulares,vinculada às origens da família Hilda de asteroides dos cinturão principal / Abstract: Irregularsatellites of the giant planets have been largely studied since the CCD observational era exponentially increased the number of known objects of such class. Peculiar features of these objects,suchas highly inclined and eccentric orbits, and alsotheir distancefrom the planet are strong signaturesof non locally formed objects. Since gravitational captures underthe three-body theories are temporary, a non trivialcapture mechanism is necessary to explain their origin. Many theories about the origins of suchobjects have beenproposed, but the origins of irregular satellites of Jupiter,in particular, still remain undetermined, and Jupiter is the planet with the larger population ofsuch objects. Here we presentefforts devoted to the comprehension of binary-asteroid capture mechanism. We obtained a comparable orbital distribution of captured objects to the distribution of known objects. Furthermore, many relevant features of the mechanism were elucidated. The evidences lead us to propose a consistent theory for the origins ofirregularJovian satellites constrained tothe origin of Hilda family's of asteroid / Doutor

Orientador: Valerio Carruba / Banca: Ernesto Vieira Neto / Banca: Fernando Virgilio Roig / Resumo: Asteroides de alta inclinação são objetos com sin(i) > 0.3. Entre estes asteroides podemos distinguir objetos com inclinação menor que o centro da ressonância secular ν6 = g−g6 e objetos com inclinação superior. Os atuais mecanismos de mobilidade dinâmica não podem aumentar facilmente inclinações menores do que do centro da ressonância ν6. A presença de objetos de alta inclinação pode, portanto, estar relacionada com fases iniciais do Sistema Solar. Neste trabalho obtemos elementos próprios sintéticos para a região da família de Pallas, encontramos grupos dinâmicos e determinamos a significância estatística destes grupos. Estudamos a evolução dinâmica devida a perturbações planetárias e efeitos não gravitacionais das famílias e clumps identificados na região das famílias de Pallas e Hansa (Carruba 2010b). Estudamos regiões dinamicamente estáveis, que são surpreendentemente caracterizadas por um número muito baixo de asteroides, contrariamente a objetos de baixa inclinação que ocupam tudo a região dinamicamente viável. Identificamos duas areas caracterizadas por tempos de permanência de 100 milhões de anos o mais, quando a força Yarkovsky é considerada, com baixa densidade de asteroides. Obtemos elementos próprios sintéticos para 10865 objetos na região da família de Euphrosyne e identificamos famílias e clumps no domínio dos elementos próprios e frequências. Com relação a outros trabalhos sobre identificação de famílias na área, aqui nos investigamos o efeito que a rede local de ressonâncias seculares tem sobre a evolução dinâmica das famílias e clumps. Identificamos por primeira vez, novas populações de objetos em estados ressoantes de libração anti-alinhada de ν6 e anti-alinhada e alinhada de ν5. / Abstract: Highly inclined asteroids are objects with sin(i) > 0.3. Among these asteroids we can distinguish between objects with inclinations lower than the center of the secular resonance ν6 = g−g6 and objects with higher inclinations. The current mechanisms of dynamical mobility cannot easily increase inclinations to value higher than that of the center of the ν6 resonance. The presence of high inclination objects may therefore be related to early stages of the Solar System. In this work we obtained synthetic proper elements for the region of the Pallas family, we found dynamical groups and determined the statistical significance of these groups. We studied the dynamic the dynamical evolution caused by planetary perturbations and non-gravitational effects of the families and clumps identified in the region of the Pallas and Hansa families (Carruba 2010b). We studied regions dynamically stable that on surprisingly characterized by a low number of asteroids, contrary to objects of lower inclinations that tend to occupy all the viable stable regions. We identified two areas characterized by permanence time of 100 Myr or more when the Yarkovsky force is considered, but with a small number density of bodies. We obtained synthetic proper elements for 10865 objects in the region of the Euphrosyne families and identify families and clumps in the domain of proper elements and frequencies. With respect to other work on family identification in the area, here we investigated the role that the local web of secular resonances has had on the dynamical evolution of families and clumps. We identify for the first time, new populations of objects inν6 anti-aligned libration and ν5 anti-aligned and aligned resonant states. / Mestre

Orientador: Othon Cabo Winter / Banca: Rafael Sfair de Oliveira / Banca: Roberto Vieira Martins / Resumo: Tendo em vista que asteroides são objetos remanescentes dos primórdios do Sistema Solar, estamos interessados na composição deles. Existem missões que estão sendo analisadas com a finalidade de enviar sondas em direção a asteroides do grupo Near Earth Asteroids (NEAs), que representa uma das mais peculiares classes de objetos no Sistema Solar visto que suas órbitas podem se aproximar ou até mesmo cruzar a terrestre. Esse grupo é considerado representativo da população de asteroides, uma vez que podem fornecer informações sobre a mistura química a partir da qual os planetas teriam se formado a bilhões de anos atrás, possibilitando a compreensão da origem e evolução do Sistema Solar e quem sabe até a origem da vida na Terra. Dessa forma, um estudo detalhado a fim de compreender a superfície, a composição e a estrutura interna de um NEA será um grande passo para a Ciência. Nessa pesquisa, inicialmente reproduzimos os dados do potencial gravitacional pelo método dos poliedros para o asteroide 2063 Bacchus, um NEA, a fim de validar os resultados encontrados em Moura (2014). O método dos poliedros fornece uma precisão muito boa da forma irregular do corpo. Por meio de estudo dos modelos de potenciais gravitacionais para corpos não esféricos e implementação de rotinas computacionais foi realizada uma breve análise em relação ao formato do asteroide 2063 Bacchus, bem como das suas superfícies equipotenciais e curvas de velocidade zero. Os objetivos dessa dissertação são realizar um estudo detalhado a respeito dos pontos de equilíbrio no campo gravitacional de 2063 Bacchus, bem como da estabilidade desses pontos levando em consideração os autovalores da equação característica. Além disso, alteramos os valores do período de rotação e da densidade desse objeto a fim de verificar ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Given that asteroids are remnant objects of the Solar system beginnings, we are interested in their composition. There are missions that are being analyzed with the purpose of sending probes toward asteroids from the group Near Earth Asteroids (NEAs), which is one of the most peculiar classes of objects in the solar system because their orbits can approach or even cross the Earth's orbit. This group is considered representative of the population of asteroids, since they can provide information about the chemical mixture from which the planets would have been formed billions of years ago, enabling the understanding of the origin and evolution of the Solar System and maybe even on the origin of life on Earth. Thus a detailed study in order to understand the surface, the composition and internal structure of a NEA will be a big step for Science. In this research, initially we reproduce the data of the gravitational potential by the method of polyhedra for asteroid 2063 Bacchus, a NEA, in order to validate the results found Moura (2014). The method of polyhedra provides a very good accuracy of the irregular shape of the body. Through study of gravitational potential designs for non-spherical bodies and computational routines implementing a brief analysis was performed with respect to the asteroid shape of 2063 Bacchus, as well as its equipotential surfaces and zero-velocity curves. The objectives of this work are to conduct a detailed study on the equilibrium points in the gravitational field of 2063 Bacchus, and the stability of these points taking into account the eigenvalues of the characteristic equation. In addition, we varied the values of the rotation period and density of the object in order to see how the location and stability of equilibrium points changed when a parameter is altered. The main motivation is to achieve a more realistic study and thus, also ... (Complet abstract click electronic access below) / Mestre

Neste trabalho são apresentadas as equações do movimento de dois corpos orbitando um ao redor do outro com o centro de massa deste sistema orbitando ao redor de um corpo primário com massa muito maior do que a massa de cada um deles. Considera-se a perturbação de um quarto corpo que também orbita ao redor do primário. Utilizando polinômios de Legendre obtêm-se, em termos de elementos keplerianos, a função perturbadora relativa à perturbação dos corpos massivos sobre os corpos menores. A função perturbadora é substituída no sistema de Equações de Lagrange, que é integrado considerando apenas a parte secular; são analisadas as Equações de Lagrange para um hipotético sistema de asteróides binários.

Neste trabalho é mostrado um quadro geral de possibilidades de movimento num plano representativo para o espaço de fase quadrimensional associado ao problema restrito de três corpos médio plano, na vizinhança da ressonância 3:1. Isto é obtido através de sucessivas intersecções de trajetórias com o referido plano sobre várias curvas de energia constante. As trajetórias não caóticas estão relacionadas a pontos que podem ser considerados fixos no plano representativo. A interpretação destes pontos é feita a partir de secções de Poincaré representadas em termos de excentricidade e longitude do perihélio, cujas trajetórias correspondem a libração internas ou externas e circulações com relação ao referido ângulo. A identificação de asteróides reais sobre o plano representativo é realizada e mostra que estes estão sempre localizados em regiões de curvas invariantes. Além disto, é apresentado um modelo qualitativo integrável usando parte do hamiltoniano mádio elíptico, que embora não seja suficiente para descrever a dinâmica da ressonânica 3:1, constitui uma generalização do modelo circular plano.

Resumo: A existência de satélites irregulares é um tema de interesse científico há muito tempo devido às suas características peculiares, isto é, órbitas bem excêntricas, distantes do planeta e geralmente com altas inclinações em relação ao plano equatorial de seu planeta, chegando a ser em grande parte retrógradas. A existência de famílias de satélites irregulares, caracterizadas pela semelhança dos elementos orbitais dos satélites que as compõem é, ainda hoje, um fato não explicado. Tais características sugerem que os satélites irregulares não tenham sido formados juntamente com os planetas que estes orbitam, como se acredita ser o caso dos satélites regulares. Deste modo, uma explicação coerente para a existência dos mesmos é a captura gravitacional de corpos, formados em outras regiões, a partir de órbitas heliocêntricas após a ocorrência de um encontro próximo com o planeta. Entretanto, sob a dinâmica do Problema Circular Restrito de Três Corpos - PCR3C - capturas gravitacionais têm carater temporário, o que torna necessária a existência de um mecanismo de captura auxiliar. Isto tem incentivado, por anos, à proposição de vários modelos para explicar a existência dos satélites irregulares através da captura gravitacional, dentre os quais três se destacam na literatura: Dissipação por arrasto em gás, Pull-down capture - captura por puxão, interação colisional ou por encontros próximos com satélites pré-existentes, capturas de planetesimais durante encontros planetários e captura de asteróides binários. Considerando a dinâmica de 4-Corpos, investigamos numericamente a viabilidade de um modelo no qual um ente de um asteróide binário é capturado após sofrer um encontro próximo com um Júpiter, avaliando as condições que propiciam a captura de cada um dos membros, realizando um mapeamento dos parâmetros de modo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The existence of irregular satellites has been the focus of scientific interest for many years. That is due to their peculiar orbital features, i.e., highly eccentric orbits, large distance from the planet and, usually, with high inclination and many of them are retrograde. There are very well characterized families of irregular satellites, whose origin were not explained yet. These features suggest that irregular satellites were not formed together with the planet, during its formation stage, as were the regular ones. Therefore, an explanation for their existence is the gravitational capture of asteroids, originally in heliocentric orbits, that had a close encounter with the planet. However, considering only the Restrict Three Body Problem dynamics, it is not possible to accomplish permanent captures, being necessary the existence of an auxiliary mechanism. Then, several models were proposed in order to generate a permanent capture. Among the most important we found Gas drag dissipation, Pull-down capture, collisional and close encounters interactions with regular satellites, capture during planetary encounters and capture of binary asteroids. The current research had assessed how viable is a 4-body mechanism in which a member body of a binary asteroid remain captured after a close encounter with Jupiter. In order to accomplish that, we have mapped a set o parameters in order to find the proper conditions to yield the capture of one member. From the main results it is shown a very well permanent capture probability of the minor member when the primordial binary asteroid disrupts at a suitable "quadrature" configuration. Finally, it is also shown that this capture mechanism is well explained through energy exchanges. / Orientador: Othon Cabo Winter / Coorientador: Ernesto Vieira Neto / Banca: Tadashi Yokoyama / Banca: Fernando Virgilio Roig / Mestre