Rodiny planetek a jejich vztah k migraci planet

• Název práce v češtině: Rodiny planetek a jejich vztah k migraci planet
• Název v anglickém jazyce: Asteroid families and their relation to planetary migration
• Klíčová slova: planetky, rodiny planetek, gravitační rezonance, Trojané, migrace planet
• Klíčová slova anglicky: asteroids, asteroid families, gravitational resonance, Trojans, planetary migration
• Akademický rok vypsání: 2011/2012
• 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: 16.10.2009
• Datum zadání: 16.10.2009
• Datum potvrzení stud. oddělením: 10.04.2012
• Datum a čas obhajoby: 06.02.2013 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 06.12.2012
• Datum odevzdání tištěné podoby: 06.12.2012
• Datum proběhlé obhajoby: 06.02.2013
• Oponenti: prof. RNDr. David Vokrouhlický, DrSc.

Zásady pro vypracování

Úkolem diplomanta (diplomantky) by bylo:

1) Podat přehled aktuálních poznatků o rodinách planetek, s důrazem
na rodiny v rezonancích středního pohybu s Jupiterem.

2) Kriticky zhodnotit existenci rodin v populaci Trojanů a zjistit jejich
fyzikální charakteristiky (rozdělení velikostí, širokopásmové barvy,
spektra, kolizní pravděpodobnosti apod.). Pro identifikaci rodin
v prostoru vlastních rezonančních elementů lze použít hierarchickou
shlukovací metodu (HCM).

3) Numericky modelovat dlouhodobý orbitální vývoj rodin v rezonancích
3:2 a 1:1; zjistit, zda-li pozdní fáze migrace, při které se Jupiter
a Saturn nacházejí ve vzájemných rezonancích, nemá vliv na tvar
rodin v prostoru vlastních elementů.

Pro tento účel je možné použít model analytické migrace, kdy je
planetám předepsána určitá disipace energie (Malhotra 1995),
nebo složitější N-částicové simulace s planetesimálním diskem
s použitím upraveného integrátoru Mercury (Chambers 1999).

Seznam odborné literatury

Bottke, W. F., Vokrouhlický, D., Rubincam, D. P., Nesvorný, D.:
Yarkovsky and YORP effects: Implications for asteroid dynamics.
Annu. Rev. Planet. Sci., 34, 157-191, 2006.

Brož, M., Vokrouhlický, D.: Asteroid families in the first-order
resonances with Jupiter. MNRAS, 390, 715-732, 2008.

Chambers, J. E.: A Hybrid symplectic integrator that permits close
encounters between massive bodies. MNRAS, 304, 793-799 (1999).

Levison, H. F., Morbidelli, A., Gomes, R., Backman, D.:
Planet migration in planetesimal disks. in Protostars and Planets V.
Eds. B. Reipurth, D. Jewitt, and K. Keil University of Arizona Press,
Tucson, 2007.

Malhotra, R.: The origin of Pluto's orbit: Implications for the
Solar System beyond Neptune. Astron. J., 110, 1, 420-429, 1995.

Předběžná náplň práce

Rodiny planetek jsou shluky s podobnými dráhami, případně i spektrálními
charakteristikami. Velmi pravděpodobně vznikly vzájemnými srážkami
planetek, při nichž byly fragmenty vymrštěny rychlostmi překračujícimi
únikovou rychlost z mateřského tělesa, ale jejich vzájemné rychlosti
zůstaly podstatně menší než orbitální. Dosavadní studium rodin planetek
podstatně přispělo k pochopení dynamiky malých těles, například k objasnění
role negravitačních sil (Bottke et al. 2006).

Brož a Vokrouhlický (2008) popsali dvě rodiny planetek, Schubart a Hilda,
nacházející se v rezonanci 3:2 středního pohybu s Jupiterem. To otvírá
nové pole pro aplikace: obdobně jako lze z existence velkého množství
planetek ve 3:2 rezonanci s Neptunem usuzovat na orbitální vývoj planety
Neptun (Malhotra 1995), může detailní studium zmiňovaných rodin poskytnout
informace o orbitálním vývoji Jupiteru. Podle současných poznatků
byl Jupiter dál od Slunce, kdežto Saturn, Uran a Neptun blíž, a při
migraci prošly vzájemnými gravitačními rezonancemi (viz "model z Nice",
Levison et al. 2007)

V literatuře se také zmiňuje existence několika rodin mezi Trojany
(Roig et al. 2008), čili planetkami v rezonanci 1:1 s Jupiterem.
Doposud však nebyly publikovány dynamické studie rodin Trojanů.