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Ligac¸a˜o entre Centauros e Cometas de Curto Per´ıodo. Luan Bottin de Toni Professor: Eduardo Luiz Damiani Bica 1 de julho de 2017 Resumo A partir da ana´lise de histogramas referentes ao semi-eixo maior de cometas de curto per´ıodo e de centauros procurou-se inferir sobre a origem de tais cometas que supostamente seriam centauros com uma o´rbita deca´ıda. Partindo desta informac¸a˜o foi poss´ıvel observar uma continuidade na comparac¸a˜o das distribuic¸o˜es dos histogramas, revelando algumas importantes informac¸o˜es. 1 Introduc¸a˜o Cometas sa˜o objetos de fasc´ınio desde os tem- pos mais remotos da humanidade. Estima-se que as primeiras observac¸o˜es de cometas surgem no terceiro mileˆnio antes de Cristo e geralmente eram interpretados como um sinal dos deuses de mau pressa´gio, como morte de um rei, guerra, doenc¸a, cata´strofe, e assim por diante. No se´culo XVI, Ty- cho Brahe demonstrou que cometas devem existir fora da atmosfera terrestre ao medir a paralaxe de um grande cometa em 1577 [4]. O estudo da o´rbita desses objetos comec¸ou no se´culo XVIII quando Edmond Halley aplicou o me´todo de Newton, aprensentado em seu Princi- pia Mathematica, para 23 aparic¸o˜es de cometas ocorridas entre 1337 e 1698. Ele notou que 3 des- sas aparic¸o˜es, os cometas de 1531, 1607, e 1682, tinham aspectos orbitais muito parecidos e, confi- ante que se tratavam de um mesmo cometa, pre- viu sua pro´xima aparic¸a˜o para 1759. Quando ele voltou, ficou conhecido como o cometa Halley. Hoje sabe-se muito mais acerca dos cometas. Sabemos que sa˜o objetos de gelo que, ao passa- rem perto do Sol, esquentam e comec¸am a liberar gases e vapor, mostrando uma vis´ıvel atmosfera, coma e cauda. Cometas possuem uma grande va- riedade de per´ıodos orbitais, variando de alguns anos para ate´ milho˜es de anos. Pode-se categori- zar os cometas quanto a seus per´ıodos: • Cometas de Curto Per´ıodo: possuem per´ıodo menor que 200 anos. Geralmente orbitam pro´ximo a` ecl´ıptica, na direc¸a˜o dos planetas. Suas o´rbitas em geral os levam ate´ a regia˜o dos planetas externos (Ju´piter e ale´m) no afe´lio, como por exemplo o cometa Halley que tem seu afe´lio ale´m da o´rbita de Netuno. Outros, como o cometa Encke, pos- sui o´rbita interna a` de Ju´piter. Esses come- tas sa˜o divididos entre: Famı´lia de Ju´piter, com per´ıodo menor que 20 anos; e Famı´lia Halley, com per´ıodo entre 20 e 200 anos. • Cometas de Longo Per´ıodo: possuem o´rbitas altamente exceˆntricas e per´ıodos va- riando de 200 a milhares ou milho˜es de anos. Sa˜o ligados gravitacionalmente ao Sol, po- dendo ter afe´lio muito ale´m dos grandes pla- netas. • Cometas Na˜o Perio´dicos: similares aos de longo per´ıodo, mas sa˜o arremessados para o espac¸o interestelar ao passar uma vez dentro do sistema solar. O objetivo dessa pesquisa e´ analisar sobre a possibilidade dos cometas de curto per´ıodo serem originados dos centauros; tambe´m pensa-se que a origem desses cometas pode ser dos atero´ides do Cintura˜o de Kuiper. Centauros se comportam com caracter´ısticas de astero´ides e cometas. Possuem semi-eixo maior entre o dos planetas externos (Ju´piter a Netuno). Acredita-se que foram espalhados do Cintura˜o de Kuiper por Netuno para dentro do sistema solar. Uma evideˆncia disso e´ que possuem propriedades 1 similares as dos astero´ides do Cintura˜o de Kuiper, tais como espectro, tamanho e cor. Espera-se que um centauro que tem sua o´rbita perturbada perto suficiente do Sol torne-se um cometa. A semelhanc¸a das o´rbitas de cometas com al- guns centauros e´ nota´vel na figura 1 onde mos- tra a o´rbita de alguns centauros conhecidos em relac¸a˜o aos planetas externos do sistema solar. A excentricidade das o´rbitas esta´ representada pe- las linhas vermelhas ou amarelas, extendendo-se do perie´lio ao afe´lio. E´ poss´ıvel observar objetos com grande excentricidade e outros com o´rbitas quase circulares. Figura 1: O´rbitas de centauros. A suposic¸a˜o de que alguns cometas de curto per´ıodo originaram-se dos centauros veio de ob- servac¸o˜es do primeiro centauro detectado, Chi- ron. Originalmente classificado como um as- tero´ide, Chiron desenvolveu uma cauda de cometa e agora e´ classificado tanto como astero´ide quanto cometa. 2 Analise dos dados A partir de dados fornecidos pelo profes- sor e complementados atrave´s das refereˆncias [1] e [2] montou-se histogramas de semi-eixo maior de cometas de curto per´ıodo e centauros atrave´s do programa LibreOffice Calc. O histograma re- ferente aos cometas de curto per´ıodo, tanto da Famı´lia de Ju´piter quanto da Famı´lia de Halley, encontra-se a seguir: Figura 2: Cometas de curto per´ıodo. Nota-se que os cometas de per´ıodo curto ana- lisados possuem uma abrangeˆncia de semi-eixo maior que varia de aproximadamente 2,3 UA ate´ 32,8 UA, sendo que o maior nu´mero concentra-se no eixo ate´ 9,4 UA. A` t´ıtulo de curiosidade, o co- meta Halley possui semi-eixo maior de 17,8 UA, fazendo parte de um grupo com pequeno nu´mero de cometas. Veremos agora como se comporta o histo- grama dos centauros. Algumas refereˆncias con- sideram centauros e objetos no disco disperso do sistema solar como uma so´ categoria de objetos, sendo que o semi-eixo maior dos centauros pode se prolongar ale´m da o´rbita de Netuno (maior que 30 UA). O histograma com essas caracter´ısticas encontra-se a seguir: Figura 3: Centauros e objetos no disco disperso. Vemos que um histograma considerando uma grande abrangeˆncia do semi-eixo maior torna-se muito disperso, sendo que alguns grupos nem pos- suem dados. Sendo assim, limitou-se o semi-eixo maior dos centauros para ate´ a o´rbita de Netuno (30 UA) como a maioria das refereˆncias os classi- ficam. Esse limite tambe´m nos facilitara´ a com- parac¸a˜o com a figura 2 visto que o histograma dos 2 cometas possui um limite superior de 32,8 UA. Figura 4: Centauros com semi-eixo maior ate´ a o´rbita de Netuno. Ao analisar a figura 4 observa-se que para os valores de semi-eixo maior ate´ 9,5 UA e´ onde pos- sui os menores nu´meros de centauros. Acredita-se que centauros sa˜o objetos do Cintura˜o de Kuiper com o´rbita deca´ıda e que ao passo que suas o´rbitas decaem o suficiente, esses tornam-se cometas de curto per´ıodo. E´ razoa´vel, portanto, supor que o pequeno nu´mero de objetos presentes nos valo- res de semi-eixo maior ate´ 9,5 UA na figura 4 sa˜o complementados pelo grande nu´mero de cometas com semi-eixo maior ate´ 9,4 UA visto na figura 2. Estudos das o´rbitas de centauros indicam que um objeto classificado como tal esta´ em um esta´gio orbital intermedia´rio de objetos transi- tando do Cintura˜o de Kuiper ate´ os cometas de curto per´ıodo da famı´lia de Ju´piter. Objetos lo- calizados no Cintura˜o de Kuiper podem intera- gir gravitacionalmente com Netuno e, enta˜o, sa˜o classificados como centauros, mas suas o´rbitas sa˜o cao´ticas podendo interagir com outros planetas como Satuno e Ju´piter. Enta˜o, seu perie´lio pode reduzir-se ao interior do sistema solar e sa˜o re- classificados como cometas. O destino da maioria dos centauros limita-se em colidir com o Sol ou algum planeta, ou ainda serem ejetados para fora do sistema solar apo´s uma passagem pro´xima de algum grande planeta, especialmente Ju´piter. 3 Conclusa˜o A pesquisa mostra que ha´ fortes evideˆncias a favor da teoria da evoluc¸a˜o das o´rbitas de as- tero´ides do Cintura˜o de Kuiper, passando para as o´rbitas dos centauros e, finalmente, decaindo para um perie´lio no interior do sistema solar sendo, enta˜o, classificados como cometas. A par- tir da ana´lise dos histogramas pode-se supor que a grande quantidade de cometas com semi-eixo maior ate´ 9,4 UA e´ devido a` pequena quanti- dade de centauros com semi-eixo maior ate´ 9,5 UA, considerando que tais centauros teriam suas o´rbitas perturbadas transformando-seem come- tas de curto per´ıodo. Refereˆncias [1] MINOR PLANET CENTER; List Of Cen- taurs and Scattered-Disk Objects. Dispon´ıvel em: http://www.minorplanetcenter.org/ iau/lists/Centaurs.html. Acessado em 23/10/2015. [2] WIKIPEDIA; List Of Periodic Comets. Dis- pon´ıvel em: https://en.wikipedia.org/ wiki/List_of_periodic_comets. Acessado em 23/10/2015. [3] Armagh Observatory; Centaurs: The Comet- Asteroid Missing Link. Dispon´ıvel em: http: //www.arm.ac.uk/press/centaurs.html. Acessado em 24/10/2015. [4] WIKIPEDIA; Great Comet Of 1577. Dis- pon´ıvel em: https://en.wikipedia.org/ wiki/Great_Comet_of_1577. Acessado em 24/10/2015. 3 Introdução Analise dos dados Conclusão
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