Pontos de equilíbrio lagrangiano em sistemas estelares binários

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Gerson de Oliveira Barbosa
• Orientador(a): Elbert Einstein Nehrer Macau, Othon Cabo Winter
• Banca de defesa: Antonio Fernando Bertachini de Almeida Prado, Priscilla Andressa de Sousa Silva
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Computação Aplicada
• País: BR
• Resumo em Inglês: Currently we have approximately 3700 confirmed exoplanets, of which about 170 are in multiple systems (three stars or more) or binary (two stars). In addition, more than 50% of all Sun-like stars in our galaxy are in these types of systems. In the case of binary systems, there are planets detected in two types of orbits: (1) P-type, in which the stars are closest, with orbital periods of a few weeks or days, and the planets are orbiting the common center of mass between them; (2) S-type orbits, in which case the stars are widely separated, having orbital periods of hundreds of years, and the planets are orbiting only one of the stars of the pair. In some binary systems, giant planets in P-type orbits are within the systems Livable Zone, which makes it difficult or impossible to form a rocky planet within that region, eliminating the possibility of life as we know it. However, a planet coorbital to this giant, could be inside the Habitable Zone. Thus, in this work, we study the location and stability of Lagrangian equilibrium points in binary systems with planets in P-type orbits. In our first numerical study of stability, we have been able to show that points L4 and L5 exist and are stable for more than 10 Myr. From this, we explore the behavior of these points in two steps. In the first step, through an approximate model, which replaces the gravitational effect of a binary pair by only a flattened star, we again find stability in regions close to the vertical points. In addition, we have found the confidence limit of this model. In the second part of the work, from the equations of motion of a particle around binary systems with host planets, we explore the velocity zero curves and the two vertical equilibrium points configurations.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2019/05.20.14.34

Atualmente existem aproximadamente 3700 exoplanetas confirmados, dos quais por volta de 170 pertencem aos sistemas múltiplos ou binários. Além disso, mais de 50% de todas as estrelas do tipo-Sol presentes em nossa galáxia estão nestes tipos de sistemas. No caso de sistemas binários, existem planetas detectados em dois tipos de órbitas: (1) P-type, em que as estrelas estão mais próximas, com períodos orbitais de algumas semanas ou dias, nos quais os planetas estão orbitando o centro de massa comum entre elas; (2) S-type, caso em que as estrelas estão amplamente separadas, possuindo períodos orbitais de centenas de anos, nos quais os planetas orbitam apenas uma das estrelas do par. Em alguns sistemas binários, planetas gigantes em órbitas P-type estão dentro da Zona Habitável do sistema, o que dificulta ou impossibilita a formação de um planeta rochoso dentro dessa região, eliminando a possibilidade de existência de vida como a conhecemos. Porém, um planeta coorbital a esse gigante, estaria também dentro dessa Zona Habitável. Nesse trabalho, estudamos a localização e a estabilidade dos pontos de equilíbrio Lagrangianos em sistemas binários com planetas em órbitas P-type. Em nosso primeiro estudo de estabilidade, por meio numérico, conseguimos mostrar que os pontos L4 e L5 existem e são estáveis por mais de 10Myr. A partir disso exploramos em duas etapas o comportamentos desses pontos. Na primeira, através de um modelo aproximado, que substitui o efeito gravitacional de um par binário por apenas uma estrela achatada, encontramos novamente estabilidade em regiões próximas aos pontos verticais. Além disso, encontramos o limite de confiança desse modelo. Na segunda parte do trabalho, a partir das equações de movimento de uma partícula ao redor de sistemas binários com planetas hospedeiros, exploramos as curvas de velocidade zero e as configurações dois pontos de equilíbrio verticais.