Rozšíření kolizního modelu hlavního pásu asteroidů
Název práce v češtině: | Rozšíření kolizního modelu hlavního pásu asteroidů |
---|---|
Název v anglickém jazyce: | Extensions of the main belt collisional model |
Klíčová slova: | sluneční soustava|asteroidy|planetky|srážky|modely Monte-Carlo |
Klíčová slova anglicky: | solar system|asteroids|collisions|Monte-Carlo models |
Akademický rok vypsání: | 2021/2022 |
Typ práce: | diplomová práce |
Jazyk práce: | čeština |
Ústav: | Astronomický ústav UK (32-AUUK) |
Vedoucí / školitel: | doc. Mgr. Miroslav Brož, Ph.D. |
Řešitel: | skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
Datum přihlášení: | 22.04.2022 |
Datum zadání: | 22.04.2022 |
Datum potvrzení stud. oddělením: | 10.06.2022 |
Datum a čas obhajoby: | 14.02.2024 09:30 |
Datum odevzdání elektronické podoby: | 08.01.2024 |
Datum odevzdání tištěné podoby: | 08.01.2024 |
Datum proběhlé obhajoby: | 14.02.2024 |
Oponenti: | Mgr. Petr Scheirich, Ph.D. |
Zásady pro vypracování |
Pro popis četnosti srážek mezi asteroidy se používají statistické
modely typu Monte-Carlo, např. program Boulder (Morbidelli etal. 2009, Cibulková etal. 2014). Tento kód umožňuje provádět simulace vývoje hlavního pásu asteroidů, respektive jeho rozdělení velikostí. Pro popis rozdělení velikostí fragmentů po rozpadu se využívá výsledků hydrodynamických simulací (Benz & Asphaug 1995, Jutzi 2015, Ševeček 2021), které však bývají omezeny na monolitické asteroidy. Stávající kód též obsahuje předepsané pravděpodobnosti, škálovací zákon, parametrický popis fragmentace, nebo rozpad populace působením Jarkovského driftu ve velké poloose. V práci navrhujeme tento kód podstatně rozšířit, aby zahrnoval následující fyzikální jevy a další pozorování: - zohlednění rozdělení velikostí blízkozemních asteroidů (NEA); - kráterování na terestrických tělesech a asteroidech (R-plots); - zahrnutí YORP jevu, který způsobuje rotační rozpady (Čapek & Vokrouhlický 2004, Holsapple 2007); - předepsání velkých srážek dle stáří velkých asteroidálních rodin (Nesvorný etal. 2015). - rozšíření parametrických relací pro kráterovací impakty; - použití různých reologických vlastností asteroidů hlavního pásu; - zahrnutí period rotace asteroidů a jejich vývoje působením jevu YORP a srážek (Henych 2013). Konkrétní úkoly jsou následující: 1) Porovnat kolizní modely s jednou a se dvěma reologickými populacemi; konkrétně provést porovnání četnosti rozpadů, četnosti pozorovatelných asteroidálních rodin a kráterování na vybraných velkých tělesech. 2) Zjistit vliv změny škálovacího zákona pro extrémně rychle rotující asteroidy s průměrem menším než 200 metrů (Bottke etal. 2020). 3) Využít databázi tvarů asteroidů získaných inverzí světelných křivek (Ďurech etal. 2010, 2020), případně databázi asteroidálních rodin (Nesvorný etal. 2015) pro výběr těles, která mají společný původ a pravděpodobně i reologii. 4) V případě potřeby provést nové simulace metodou hlazených částic (SPH) pomocí kódu Opensph, včetně self-gravitace ve fragmentační fázi a reakumulace bez předpokladu dokonalého spojování (Ševeček etal. 2019, Ševeček 2021). Odvozené parametrické relace je poté opět možno využít v modelech typu Monte-Carlo. Modely tohoto typu jsou zásadní pro interpretaci pozorování velkých asteroidů hlavního pásu (s D > 100 km) pomocí adaptivní optiky s vysokým rozlišením (VLT/SPHERE/Zimpol; Vernazza etal. 2018, 2021). Umožňují interpretovat jejich topografii, kráterování, identifikovat krátery a rodiny, nebo rozlišit srážky různých typů (kráterování, reakumulativní, katastrofické, šikmé impakty, hit-and-run). Vzorek rozlišených asteroidů je již natolik početný, že umožní statistické porovnání různých topografií pomocí společného kolizního modelu. |
Seznam odborné literatury |
Bottke W.F., Vokrouhlický D., Ballouz R.-L. etal., 2020, Interpreting the
cratering histories of Bennu, Ryugu, and other spacecraft-explored asteroids. Astron. J. 160, 14. Benz W., Asphaug E., 1995, Simulations of brittle solids using smooth particle hydrodynamics. Computer Physics Communications 87, 253. Bottke W.F., Durda D.D., Nesvorný D., Jedicke R., Morbidelli A., Vokrouhlický D., Levison H., 2005, The fossilized size distribution of the main asteroid belt. Icarus 175, 111. Cibulková H., Brož M., Benavidez P.G., 2014, A six-part collisional model of the main asteroid belt. Icarus 241, 358. Ďurech J., Sidorin V., Kaasalainen M., 2010, DAMIT: a database of asteroid models. Astron. Astrophys. 513, A46. Ďurech J., Tonry J., Erasmus N etal., 2020, Asteroid models reconstructed from ATLAS photometry. Astron. Astrophys. 643, A59. Henych T., 2013, Excitations of asteroids rotations through impacts. PhD. Thesis, Masaryk Univ. Holsapple K.A., 2007, Spin limits of Solar System bodies: From the small fast-rotators to 2003 EL61. Icarus 187, 500. Jutzi M., 2015, SPH calculations of asteroid disruptions: The role of pressure dependent failure models. Planet. Space. Sci. 107, 3. Morbidelli A., Bottke W.F., Nesvorný D., Levison H.F. 2009, Asteroid were born big. Icarus 204, 558. Nesvorný D., Brož M., Carruba, V., 2015, Identification and dynamical properties of asteroid families. in Asteroids IV, P. Michel, F.E. DeMeo, W.F. Bottke (eds.), Univ. Arizona Press, Tucson, 297-321. Ševeček P., Brož M., Jutzi M., 2019, Impacts into rotating targets: angular momentum draining and efficient formation of synthetic families. Astron. Astrophys. 629, A122. Ševeček P., 2021, Simulations of asteroid collisions using a hybrid SPH/N-body approach. PhD. Thesis, Charles Univ. Vernazza P., Brož M., Drouard A., etal., 2018, The impact crater at the origin of the Julia family detected with VLT/SPHERE. Astron. Astrophys. 618, A154. Vernazza, P., Ferrais M., Jorda L., etal., 2021, VLT/SPHERE imaging survey of the largest main-belt asteroids: Final results and synthesis. Astron. Astrophys. 654, A56. Vokrouhlický D., Čapek D., 2004, The YORP effect with finite thermal conductivity. Icarus 172, 526. |
Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
TBD |