Orientador: Silvia Maria Giuliati Winter / Banca: Tadashi Yokoyama / Banca: Sueli Aparecida Guillens / Resumo: Pequenos satélites podem ser os responsáveis pela variedade de estruturas encontradas nos anéis planetários estreitos. Os anéis da Falha de Encke e o anel F de Saturno apresentam estranhas características, denominadas de aglomerados e "kinks", que podem estar relacionadas com esses pequenos satélites. Com o intuito de analisar o comportamento de partículas pertencentes a um anel sob o efeito desses satélites foram numericamente simulados vários sistemas possuindo dois e três satélites. Nessas simulações os satélites, com mesma razão de massa, foram inicialmente localizados em posições de equilíbrio determinadas por Salo & Yoder (1988). Os resultados mostraram que, dependendo da excentricidade das partículas e dos satélites, o anel pode apresentar variações azimutal e radial ao longo de toda a sua extensão. Embora essas variações possam explicar os aglomerados encontrados nos anéis, as simulações numéricas também evidenciaram a característica temporária dessas estruturas, principalmente quando o achatamento do corpo principal (planeta) foi incluído. Para o caso dos anéis da Falha de Encke a inclusão desses pequenos satélites, como proposto por Ferrari & Brahic (1997), pode causar a destruição dos anéis em aproximadamente 200 anos. Foi verificado que o sistema anel F-Prometeu-Pandora é extremamente sensível às condições iniciais, algumas partículas podem permanecer em órbitas de ferradura por um curto período de tempo para determinadas condições iniciais. Esse resultado está de acordo com os trabalhos recentes que mostram que os dois satélites Prometeu e Pandora têm um movimento caótico. Complementares a esse estudo foram obtidos os pontos de equilíbrio para as partículas e para os satélites (com massas diferentes). Essa análise foi baseada no problema circular restrito de três corpos...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Hypothetical moonlets are claimed to be reponsible for a variety of structures found in narrow planetary rings. The Encke gap ringlets and theF ring of Saturn present strange features, such as clumps and kinks, wich can be related to the presence of these hypothetical moonlets. In an attempt to understand the behavior og the ring particles under the effects of these embedded moonlets, numerical simulations have been carried out for a system composed of two and three moonlets. In these simulations the satellites, with equal masses, were located in equilibrium positions found by Slo & Yoder (1988). The results of these simulations have shown that depending on the eccentricity of the particles and the satellites the ring can present azimuthal and radial variations. Although these variations can explain some clumps, the simulations also show that most of the features are temporary ones, specially whe the oblateness of the planet is included. The results for the Encke gap ringlets have shown that the presence of moonlets, as predicted by Ferrari & Brahic (1997), can caude the destruction of the ringles in about 200 yrs. For the system formed by the F ring, Prometheus and Pandora was verified that this system is considerably sensible to the initial conditions; some particles can stay in a horseshoe orbit for a short period of time for particular initial conditions. This result is in agreement with recent works with show that the two satellites, Prometheus and Pandora, are in a chaotic motion. Complementary to this study, the equilibrium positions for the particles and for the satellites (with unequal masses) were obtained. Thi analysis was based on the circular retricted thrre-body problem. Depending on the size and the number of the satellites present in the ring, the location of these positions can have a significant change. These equilibrium positions can help to locate moonlets in narrow planetary rings. / Mestre

Orientador: Ernesto Vieira Neto / Banca: Rafael Sfair de Oliveira / Banca: André Izidoro Ferreira da Costa / Banca: Fernando Virgilio Roig / Banca: Tadashi Yokoyama / Resumo: A formação de satélites em um disco circumplanetário é tida como sendo similar a formação de planetas em um disco protoplanetário, especialmente super Terras rochosas. Dessa forma, é possível utilizar sistemas com satélites massivos para se testar teorias de formação que podem ser aplicadas à planetas extrassolares. Um melhor entendimento sobre a origem dos satélite nos dará importantes informações sobre a vizinhança do planeta durante suas últimas fases de formação. Neste trabalho nós utilizamos simulações de N-corpos e hidrodinâmicas para investigar a formação e migração dos satélites galileanos. Nos modelos de N-corpos nós simulamos um disco circumplanetário estático (sem a entrada de material vindo de fontes externas), com baixa viscosidade, onde a ação do disco gasoso sobre os satélites foi aproximada a partir de prescrições analíticas para a migração do tipo I e o amortecimento da excentricidade e inclinação. O disco de gás é representado por um perfil de densidade superficial radial. Um estudo detalhado sobre os parâmetros do disco mostraram que o número final de satélites é muito influenciado pela distribuição inicial dos embriões e pelo perfil inicial da nébula gasosa. Para distribuições de gás com baixa dependência radial a formação de satélites massivos próximos da região dos satélites galileanos é favorecida. Ainda, mostramos que a formação de satélites tão massivos quanto Ganímedes e Calisto pode ser atingida apenas em discos mais quentes, onde a linha do gelo es... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The formation of satellite systems in circumplanetary disks is believed to be similar to the formation of rocky planets in a protoplanetary disk, especially Super-Earths. In this way, it is possible to use massive satellite systems to test the theories of planetary formation. A better understanding of the satellites origin could give important informations about the environment near the forming planet during its late stages of formation. In this work we used N-body and hydrodynamic simulations to study the formation and migration of the Galilean satellites. With the N-body models with simulated a static, low viscous circumplanetary disk, where the actions of the gaseous disk was modeled using analytical prescriptions for the type I migration, eccentricity and inclination damping. A detailed study of the disk parameters showed that the final number of satellites is strongly influenced by the initial distribution of the embryos and by the initial gas density profile. For flatter gas distributions the formation of massive satellites close to the region of the Galilean satellites. Furthermore, we show that the formation of satellites as massive as Ganymede and Callisto can be achieved only in hotter disks, where the ice line is initially located around 30 RJ . In our hydrodynamic simulations we tested different boundary conditions, gas density distributions and temperature distribution for the circumplanetary disk. Our results indicate that Jupiter was still forming during the period of migration of the Galilean satellites, the satellites migrated in a type I regime for most part of their evolution and the probability of formation of massive satellites between the Galilean satellites is very low, in this case if more satellites were formed in the Jovian disk, the mass of these bodies should be smaller that what is observed for the Galilean satellites / Doutor

Orientador: Othon Cabo Winter / Coorientador: Décio Cardozo Mourão / Banca: Roberto Vieira Martins / Banca: Silvia Maria Giuliatti / Resumo: Dados observacionais obtidos em 1995 durante a passagem da Terra pelo plano dos anéis de Saturno indicaram defasagens angulares nas posições previstas de Prometeu e Pandora. Usando dados adicionais as defasagens foram confirmadas com Prometeu cerca de -19º de sua longitude prevista e Pandora cerca de +25º. Uma possível relação caótica provocada pela ressonância 121:118 de movimento médio entre os dois satélites é atualmente aceita para explicar essas defasagens (Goldreich & Rappaport 2003b). Entretanto, um trabalho alternativo que analisa as evoluções temporais dos semieixos maiores dos satélites propõe que essas defasagens são consequência de dados iniciais não ideais que pertencem a um momento muito específico e não representam o comportamento dos satélites a maior parte do tempo (Cruz 2004). Neste trabalho reanalisamos as defasagens de Prometeu e Pandora por meio do estudo detalhado dos dois trabalhos citados, testando analítica e numericamente seus principais resultados. Os nossos resultados indicam que as defasagens observadas são originarias da utilização de uma condição inicial do momento de anti-alinhamento dos periapses orbitais dos satélites, que uma vez relacionados pela ressonância 121:118, geram as defasagens. É proposta uma maneira de mensurar a massa do anel F a partir do modelo dinâmico desenvolvido no trabalho, que resultou em um limite superior de massa demasiadamente grande para ser considerado. Além disso, partindo de um estudo da conservação angular, mensuramos novas densidades para Prometeu e Pandora de [0; 85 - 0; 99]g cm-³ e [0; 62 - 0; 85]g cm-³,respectivamente / Abstract: Observational data collected in 1995 during the passage of the Earth by the ring plane of Saturn indicated angular lags in the predicted positions of Prometheus and Pandora. Using additional data these lags were confirmed, with Prometheus being about -19º of their estimated longitude and Pandora about 25º. A possible chaotic relationship due to a 121:118 mean motion resonance between the two satellites is currently accepted to explain those lags (Goldreich & Rappaport 2003b). However, an alternative work analyses the temporal evolution of the satellites semi-major axes and suggests that these lags are the result of non-ideal initial data which corresponds to a particular time and do not represent the behavior of satellites most of the time (Cruz 2004). In this work, we reanalyzed the lags of Prometheus and Pandora through a detailed study of the two aforementioned papers, testing analytically and numerically their main results. The results indicate that the observed lag originate from an initial condition corresponding to the time alignment of anti-periapses orbital of the satellites, once their are related by the 121: 118 mean motion resonance, they generate lags. It is proposed a way to measure the mass of the F-ring, which is still unknown, from the dynamic model developed in this work, resulting in an excessively large mass of the upper limit to be considered. In addition, from a study of the angular momentum conservation, we measure new densities for Prometheus and Pandora as [0:85 - 0:99]g cm-³ and [0:62 - 0:85]g cm-³, respectively / Mestre

Orientador: Othon Cabo Winter / Coorientador: Ernesto Vieira Neto / Banca: Rafael Sfair / Banca: Tadashi Yokoyama / Banca: Nelson Calegari / Banca: Rodney Gomes / Resumo: Realizamos dois diferentes estudos envolvendo o acoplamento spin-_orbita. Um deles foi sobre a origem da obliquidade de Urano, que ainda permanece desconhecida. Algumas teorias de formação foram publicadas nas ultimas décadas, sendo que as duas mais citadas: por meio de uma colisão (Urano sofreu uma grande colisão tangencial); e por meio de um efeito ressonante entre a rotação de Urano e um satélite. Focamos nosso estudo no modelo de ressonância. Baseado num artigo de Boué & Laskar (2010), no qual os autores estudam a origem da obliquidade de Urano por meio de uma ressonância que só ocorre na presença de um satélite de grande porte (Satélite X). Fizemos um estudo numérico do problema em questão. Utilizando _orbitas já integradas do Modelo de Nice, estudamos a possibilidade de obter a atual obliquidade de Urano devido a perturbações dos planetas gigantes, Sol e o Satélite X. Nossos resultados mostram que o Satélite X ocasiona crescimento na obliquidade de Urano, podendo assim ser o responsável pela atual configuração do eixo de rotação de Urano, onde esse crescimento da obliquidade ocorre somente para determinadas configurações de semi-eixo maior e massa do Satélite X, sendo máximo quando o ângulo ressonante ( ���� _) (longitude do equador de Urano menos a longitude do nodo ascendente do Satélite X) é zero e mínima quando é 180 graus. Porém, assim como no estudo anterior, só foi possível reproduzir a atual obliquidade de Urano com Satélite X com massas excessivamente grandes, da ordem de 0; 01 da massa de Urano. As simulações mostraram também que o Satélite X causa instabilidade no sistema de satélites internos desestabilizando-os a ponto de extingui-los. Outro estudo realizado foi sobre a origem de sistemas binários de asteroides por meio de ruptura rotacional. O processo de fissão rotacional de asteroides ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: We conducted two different studies about the spin-orbit coupling. One of them was about the origin of Uranus obliquity, that still remains unknown. Some theories of formations have been published in the last decades, the two most cited is: by collision (Uranus suffered a great tangential collision) and by a resonance between Uranus rotation and a satellite. We focused our study on the resonance model. Based on article of Boué & Laskar (2010), in which the authors study the origin of Uranus obliquity by a resonance that occurs only in the presence of a large satellite (Satellite X). We did a numerical study of this problem. Using orbits previously integrated by Nice Model, we studied the possibility of obtaining the current Uranus obliquity due to disturbances of the giant planets, the Sun and the Satellite X. Our results show that the Satellite X causes growth in Uranus obliquity and so may be the responsible for the current configuration of the Uranus rotation axis. And this growth of obliquity occurs only for certain configurations of semi-major axis and mass of the Satellite X, and maximum when the resonant angle ( ���� _) (Uranus's equator longitude less the longitude of the ascending node of the Satellite X) is zero and minimal when it is 180 degrees. However, as in the previous study, it was only possible to reproduce the current Uranus obliquity with Satellite X with excessively large masses, about 0:01 mass of Uranus. The simulations also showed that Satellite X causes instability in the satellite with internal orbits until extinguishing them. Another study was about the origin of binary asteroid systems through rotational fission. The process of rotational fission of asteroids has been studied theoretically Scheeres (2007) and numerically Jacobson & Scheeres (2011) with simplified models restricted to planar motion. However, the observed physical configuration of contact ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor