Regiões de estabilidade no sistema Plutão-Caronte

Abstract

Plutão e Caronte, bem como os novos satélites do sistema, Nix e Hidra, são alvos de micrometeoritos, provavelmente originários do cinturão de Kuiper. Os resíduos destes impactos permaneceriam no sistema em órbitas ao redor de Plutão ou Caronte. Este estudo analisa, através de simulações numéricas, a estabilidade das regiões ao redor do sistema binário. Esta análise deu-se através de simulações numéricas para o problema restrito de três corpos. Foram numericamente integradas órbitas para partículas ao redor de Plutão, ao redor de Caronte e ao redor do baricentro do sistema. Dessas integrações numéricas foram geradas grades a x e, definindo-se regiões: de estabilidade, de escape e de colisão. A região estável ao redor de Plutão vai até aproximadamente 8200km, ao redor de Caronte se estende até 2900km e ao redor do baricentro do sistema binário, órbitas Tipo-P, a região estável inicia-se a partir de 49000km. Estes valores estão de acordo com a teoria de Holman e Wiegert (1999). As regiões de estabilidade de Plutão Caronte foram também amplamente estudadas através do uso da Superfície de Secção de Poincaré (SSP). Um conjunto de cerca de 230 SSP foi obtido. Foram gerados diagramas de Cjxx, Cj é o valor da Constante de Jacobi, derivados das SSP para a região interna aos corpos massivos do binário e externa a eles. Estes diagramas representam a síntese da análise da estabilidade por meio das SSP. Neles ficam determinadas as regiões estáveis às partículas no sistema. Cojuntos especiais de SSP foram gerados para análise das ressonâncias 1:6 e 1:4, pois estas, em especial, estariam relacionadas aos novos satélites. Verificou-se que estes satélites estão em regiões estáveis, mas não em ressonância de acordo com o dados até hoje conhecidos.

Pluto and Charon and the two new discovered satellites, named Hydra and Nix, are targets of micrometeorites which were probably originated from the Kuiper belt. A sample of particles can be generated from these collision and be trapped in orbit around Pluto or Charon. This work analyses, through numerical simulations, the stable regions around the binary system. This analysis took into account the Restricted Three Body Problem. From these numerical simulations diagrams of a x e were generated defining, stable, escape and unstable regions. Stable regions around Pluto (width about 8200km), around Charon (width about 2900km) and around the baricentre of the binary system (after a semi-major axis about 49000km) were obtained. These values are in good agreement with the work by Holman & Wiegert (1999). These stable regions were also analysed by using the technique of POincaré Surface of Section (PSS). A sample of about 230 PSS was obtained. In all these PSS chaotic and stable regions and also the resonance locations were identified. Diagrams of Cj x x, derived from the PSS, were obtained. They represent the synthesis of the stability region acquired from the PSS. A particular set of SSP was generated in order to analyse the evolution of 1:4 and 1:6 resonances. The new satellites, Hydra and Nix, are located in stable regions although, they are not in resonances with Charon, as can be seen in the grade a x e.