Sistema exoplanetario HD154088: estimación de probabilidades de captura en las resonancias 3:2, 2:1 y 5:2

LUNA, S.H.; NAVONE, H.D.; MELITA, M.D.

Rosario

Jornada; IX Jornada de Ciencia y Tecnología (UNR); 2015

Universidad Nacional de Rosario

El problema del movimiento de dos masas puntuales -o bien, de dos cuerpos perfectamente esféricos- que se atraen mutuamente debido a la interacción gravitatoria se puede resolver analíticamente. Ahora bien, a escala astronómica, la fuerza de atracción gravitatoria es capaz de deformar a los planetas, generando las denominadas "mareas terrestres". La consideración de estas deformaciones en el problema de los dos cuerpos antes mencionado, complica el mismo de una manera casi inimaginable. Éste es el campo de estudio de la denominada Teoría de Mareas. Es de toda necesidad, entonces, que esta teoría incorpore no sólo conceptos de Mecánica Celeste, sino también de Mecánica de los Medios Continuos, para poder así describir cómo responden los materiales que conforman los planetas ante las fuerzas que los deforman. El cambio en la forma de un planeta tiene como consecuencia inmediata la adición de un término no central al potencial gravitatorio. Esto genera una dependencia con la orientación del planeta, dando origen al denominado torque de mareas. Este torque, junto con el torque generado por el término de deformación permanente del planeta -torque triaxial-, domina la dinámica del sistema. Uno de los resultados teóricos más destacables de esta teoría es la conocida captura en resonancias del planeta; esto es, cuando ocurre que el cociente entre la velocidad de rotación intrínseca del mismo y su velocidad media en la órbita es igual a un número racional. El torque de mareas, por un lado, hace que el planeta vaya disminuyendo su velocidad de rotación a medida que transcurre el tiempo; mientras que, por otro lado, el torque triaxial puede compensar al anterior, haciendo que la aceleración angular del planeta se anule -al menos en promedio- y que el mismo sea capturado en una resonancia. Frente a esta situación, los desarrollos teóricos actuales permiten estimar la probabilidad de que el fenómeno anterior ocurra. Por supuesto, esta teoría no sólo es aplicable a planetas de nuestro Sistema Solar, sino también a aquellos que orbitan alrededor de otras estrellas, estos son los llamados exoplanetas que, junto a sus correspondientes estrellas anfitrionas, conforman los denominados sistemas exoplanetarios. La posibilidad de que un planeta resulte capturado en una o varias resonancias es de gran importancia en el estudio de dichos sistemas puesto que la velocidad de rotación de un planeta es uno de los factores fundamentales que hacen posible la vida tal como la conocemos. Desde este contexto de trabajo, el objetivo del presente estudio fue analizar el sistema exoplanetario HD154088 y estimar las probabilidades de captura en las resonancias 2:1, 3:2 y 5:2 en función de la excentricidad (e). La metodología utilizada para realizar estas estimaciones se basó en la construcción de un modelo teórico a partir del formalismo de Darwin-Kaula; incorporando, a su vez, al modelo de Andrade de un sólido para describir la deformación del planeta estudiado. Luego, se simuló computacionalmente la evolución del sistema para distintas condiciones iniciales y se evaluó la probabilidad de captura en las resonancias consideradas en función del parámetro e determinando la cantidad de veces que el mismo era capturado sobre el total de experimentos numéricos realizados. Dichas probabilidades también se calcularon usando un método semi-analítico a los efectos de contrastar los resultados obtenidos. Finalmente, a partir del análisis realizado es posible concluir que el planeta HD 154088 b se encuentra atrapado en la resonancia 3:2.