Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-20Bitstream added on 2014-06-13T18:07:03Z : No. of bitstreams: 1 costa_aif_me_guara.pdf: 12656046 bytes, checksum: d12f9cc2fe08d18561268d465751ded8 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nesse trabalho estudamos o processo de acresção de massa, como um possível mecanismo de formação de satélites coorbitais. Saturno é o único planeta conhecido a possuir sistemas de satélites coorbitais. Esses são, Tétis que possui Telesto em L4 e Calipso em L5 e também Dione que é coorbital com Helene e Polideuces, onde esses ocupam L4 e L5 respectivamente. Além desses há um par de satélites de massas comparáveis chamado Janus-Epimetheus que num sistema girante perfazem ambos órbitas do tipo ferradura. O sistema estudado constitui-se de Saturno (corpo central), um proto-satélite e uma nuvem de planetesimais distribuidos aleatorioamente dentro da região coorbital do sistema em torno de um dos pontos Lagrangianos estáveis. A massa relativa do proto-satélite é 10−6, para os planetesimais a massa relativa é de 10−12, 10−13 ou 10−14 . A colisão inelástica entre os corpos do sistema é considerada, mas um estudo das velocidades relativas de colisão é feito. Os resultados das simulações mostram a formação de corpos maiores, devido as colisões entre os planetesimais, dentro da região coorbital. Alguns planetesimais apresentam movimento coorbital capturados em torno dos pontos Lagrangianos, e ainda apresentam massa nal próxima a dos satélites coorbitais de Saturno. / In this work, the process of accretion mass, as a possible mechanism for the coorbital satellites formation was studied. Saturn is the unique known planet to have coorbital satellite systems. These ones are Tethys which has Telesto around L4 and Calypso around L5 and also Dione which is coorbital with Helene and Polideuces where these ones occupy L4 and L5, respectively. Besides these ones there are some satellites called Janus-Epimetheus with masses comparable in a system where both have horseshoe-type orbits. The studied system is the case of Saturn (central body), a proto-satellite and a cloud of planetesimals randomly distributed within the region of coorbital system around one of the stable Lagrangian's points. The relative proto-satellite mass is 10−6, the relative mass for planetesimal is 10−12, 10−13 or 10−14. The inelastic collision among the planetesimals of the system is considered, but a study of the relative speed of collision is done. The results of the simulations show the formation of bigger planetesimals, due to of the collisions between planetesimals within the horseshoe region. Some planetesimals show coorbital movement captured around Lagrangian's points, and yet show nal mass close to the coorbital Saturn satellites.

Orientador: Othon Cabo Winter / Banca: Décio Cardozo Mourão / Banca: Rodney da Silva Gomes / Resumo: Nesse trabalho estudamos o processo de acresção de massa, como um possível mecanismo de formação de satélites coorbitais. Saturno é o único planeta conhecido a possuir sistemas de satélites coorbitais. Esses são, Tétis que possui Telesto em L4 e Calipso em L5 e também Dione que é coorbital com Helene e Polideuces, onde esses ocupam L4 e L5 respectivamente. Além desses há um par de satélites de massas comparáveis chamado Janus-Epimetheus que num sistema girante perfazem ambos órbitas do tipo ferradura. O sistema estudado constitui-se de Saturno (corpo central), um proto-satélite e uma nuvem de planetesimais distribuidos aleatorioamente dentro da região coorbital do sistema em torno de um dos pontos Lagrangianos estáveis. A massa relativa do proto-satélite é 10−6, para os planetesimais a massa relativa é de 10−12, 10−13 ou 10−14 . A colisão inelástica entre os corpos do sistema é considerada, mas um estudo das velocidades relativas de colisão é feito. Os resultados das simulações mostram a formação de corpos maiores, devido as colisões entre os planetesimais, dentro da região coorbital. Alguns planetesimais apresentam movimento coorbital capturados em torno dos pontos Lagrangianos, e ainda apresentam massa nal próxima a dos satélites coorbitais de Saturno. / Abstract: In this work, the process of accretion mass, as a possible mechanism for the coorbital satellites formation was studied. Saturn is the unique known planet to have coorbital satellite systems. These ones are Tethys which has Telesto around L4 and Calypso around L5 and also Dione which is coorbital with Helene and Polideuces where these ones occupy L4 and L5, respectively. Besides these ones there are some satellites called Janus-Epimetheus with masses comparable in a system where both have horseshoe-type orbits. The studied system is the case of Saturn (central body), a proto-satellite and a cloud of planetesimals randomly distributed within the region of coorbital system around one of the stable Lagrangian's points. The relative proto-satellite mass is 10−6, the relative mass for planetesimal is 10−12, 10−13 or 10−14. The inelastic collision among the planetesimals of the system is considered, but a study of the relative speed of collision is done. The results of the simulations show the formation of bigger planetesimals, due to of the collisions between planetesimals within the horseshoe region. Some planetesimals show coorbital movement captured around Lagrangian's points, and yet show nal mass close to the coorbital Saturn satellites. / Mestre

Orientador: Othon Cabo Winter / Resumo: Encontrar um planeta como a Terra fora do Sistema Solar parece ser dificil. Quando olhamos para os dados dos quase 4000 exoplanetas descobertos até o momento vemos que nenhum deles é similar à Terra. Uma alternativa para encontrar um outro planeta como a Terra seria olhar para as regiões coorbitais dos exoplanetas gigantes, sendo que sistemas coorbitais podem ser descritos como os sistemas onde dois ou mais corpos compartilham uma mesma órbita média. Nosso objetivo neste trabalho é formar um planeta com a massa da Terra que seja coorbital a um corpo bastante massivo, como um planeta gigante ou uma anã marrom. Para isso nós fizemos várias simulações utilizando o pacote Mercury de integração numérica para o problema de N-corpos. Com os resultados analisamos como a razão de massa do sistema e a separação entre os corpos afetam a região de estabilidade coorbital, e então determinamos seus limites radial e angular. Tendo a região de estabilidade coorbital bem definida para cada um dos sistemas estudados, nós fizemos novas simulações numéricas distribuindo dentro da região de estabilidade coorbital 500 planetesimais que cujas massas somadas totalizam 2 ou 3M⊕. Nossos resultados mostraram que é possível formar planetas terrestres com massas iguais ou maiores que a da Terra nas regiões coorbitais. Esta formação é mais provável para os sistemas cujo corpo secundário possui uma órbita com semi-eixo maior menor que 1ua, sendo que os diferentes valores de razão de massa não afetam o proc... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Finding an Earth-like planet outside Solar System seems to be a difficult task. When we look at the data from the almost 4000 exoplanets discovered until now we see that none of them is similar to our Earth. An alternative to find other planet like Earth would be to look at the co-orbital regions of the giants exoplanets, being that co-orbital systems can be described as those systems where two or more bodies share the same mean orbit. Our main goal in this work is to form a planet co-orbiting with another massive body, like a giant planet, with the same mass of the Earth. To do that we have performed a series of numerical simulations with the package of computational integrators for the N-body problem called Mercury. With the results we have analyzed how the stable co-orbital region is affected by the system’s mass ratio and by the radial separation between bodies, and then we have determined the radial and angular limits of the stable co-orbital region. Having this region well determined for each one of the studied systems, we have performed new numerical simulations distributing 500 planetesimals within the stable co-orbital region, in which the sum of the planetesimals’s masses are equal to 2 or 3MEarth. Our results have shown that it is possible to form terrestrial planets with masses equals or bigger than the Earth’s inside the stable co-orbital regions. This formation is more likely to happen for the systems in which the secondary body has an orbit with semi-major axis... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Ce travail porte principalement sur la dynamique et les méthodes de détection des exoplanètes coorbitales. Nous appelons "coorbitale" toute configuration pour laquelle deux planètes orbitent avec le même moyen mouvement moyen autour d'une même étoile. Dans un premier temps, nous revisitons les résultats du cas coplanaire circulaire. Nous rappelons également que les variétés des coorbitaux circulaires et celle des coorbitaux coplanaires sont toutes deux invariantes par le flot du Hamiltonien moyen. Nous nous intéressons donc à ces deux cas particuliers. L'accent est mis sur le cas coplanaire (excentrique), où nous étudions l'évolution de familles d'orbites quasi-périodiques de dimension non maximale en fonction de l'excentricité des planètes. Nous montrons que la géométrie des ces familles dépend fortement de l'excentricité, ce qui entraine des changements de topologie importants dans l'ensemble de l'espace des phases à mesure que celle-ci augmente. Un chapitre est dédié à la détection des exoplanètes coorbitales. On y rappelle les différentes méthodes de détection adaptées au cas coorbital. On développe particulièrement le cas des vitesses radiales, ainsi que leur combinaison avec des mesures de transit. Enfin, on décrit une méthode permettant d'étudier l'effet de perturbations orbitales sur les résonances spin-orbite d'un corps indéformable. Nous appliquons cette méthode dans deux cas: le cas coorbital excentrique, et le cas circumbinaire. / This work focuses on the dynamics and the detection methods of co-orbital exoplanets. We call "co-orbital" any configuration in which two planets orbit with the same mean mean-motion around the same star. First, we revisit the results of the circular coplanar case. We also recall that the manifold associated to the coplanar case and the manifold corresponding to the circular case are both invariant by the flow of the averaged Hamiltonian. We hence study these two particular cases. We focus mainly on the coplanar case (eccentric), where we study the evolution of families of non-maximal quasi-periodic orbits parametrized by the eccentricity of the planets. We show that the geometry of these families is highly dependent on the eccentricity, which causes significant topology changes across the space of phases as the latter increases. A chapter is dedicated to the detection of co-orbital exoplanets. We recall the different detection methods adapted to the co-orbital case. We focus on the radial velocity technique, and the combination of radial velocity and transit measurements. Finally, we describe a method to study the effect of orbital perturbations on the spin-orbit resonances for a rigid body. We apply this method in two cases: the eccentric co-orbital case and the circumbinary case.