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A F ORMAÇÃO DO S ISTEMA S OLAR Daniela Lazzaro Observatório Nacional Rio de Janeiro 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002.

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1 A F ORMAÇÃO DO S ISTEMA S OLAR Daniela Lazzaro Observatório Nacional Rio de Janeiro 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

2 Teorias de formação 50 em 300 anos Descartes 1644 turbilhões Buffon1755 colisão com cometa Kant1765 nebulosa primordial Laplace1796 anéis concêntricos Jeans-Jeffreys 1916 colisão com estrela Safronov1969 planetesimais Cameron1969 instabilidades 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

3 O método científico Formulação do problema 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

4 O método científico Formulação do problema Obtenção de dados observacionais 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

5 O método científico Formulação do problema Obtenção de dados observacionais Elaboração do modelo 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

6 O método científico Formulação do problema Obtenção de dados observacionais Elaboração do modelo Comprovação do modelo novos dados previsões do modelo 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

7 Como criar 9 corpos ? Formulação do problema 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

8 Como criar 9 corpos ? quebrar algo grande juntar algo pequeno Formulação do problema 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

9 Como criar 9 corpos ? quebrar algo grande juntar algo pequeno Com que tipo de matéria ? Formulação do problema 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

10 Como criar 9 corpos ? quebrar algo grande juntar algo pequeno Com que tipo de matéria ? estelar fria Formulação do problema 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

11 Como criar 9 corpos ? quebrar algo grande juntar algo pequeno Com que tipo de matéria ? estelar fria Em que momento ? Formulação do problema 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

12 Como criar 9 corpos ? quebrar algo grande juntar algo pequeno Com que tipo de matéria ? estelar fria Em que momento ? congênitos capturados Formulação do problema 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

13 Dados: órbitas co-planares e circulares 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

14 a (UA)ei ( o ) Mercúrio Vénus Terra Marte Júpiter Saturno Urano Netuno Plutão a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

15 Dados: direção do movimento e rotação 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

16 Dados: dimensões 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

17 6,40,002Plutão 0,6617,2Netuno -0,614,5Urano 0,4395,2Saturno 0,41317,9Júpiter 1,030,11Marte 11,00Terra -2440,82Venus 550,06Mercúrio Sol Rotação (dias) Massa (M T = 5,98 x kg) 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

18 % Massa Total Sol Júpiter Cometas Outros planetas Satélites e anéis Asteróides Poeira cósmica a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

19 N o de átomos por milhão de átomos de H HidrogênioH HélioHe CarbonoC420 NitrogênioN87 OxigênioO690 NeônioNe98 SódioNa2 MagnésioMg40 AlumínioAl3 SilícioSi38 EnxofreS19 ArgônioAr4 CálcioCa2 FerroFe34 NíquelNi2 Dados: composição química 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

20 Composição solar Direção de rotação Órbitas co-planares Datação radiativa: solidificação 4.55 x 10 6 anos Vínculos Observacionais 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

21 Composição solar nebulosa Direção de rotação nebulosa em rotação Órbitas co-planares Datação radiativa: solidificação 4.55 x 10 6 anos Vínculos Observacionais 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

22 Composição solar nebulosa Direção de rotação nebulosa em rotação Órbitas co-planares disco Datação radiativa: solidificação 4.55 x 10 6 anos Vínculos Observacionais 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

23 Colapso da nebulosa solar Nebulosa contrae aumenta rotação (conservação momento angular) Material dos polos cai rapidamente no centro formação de um disco No centro corpo massivo e quente materiais sólidos volatilizados Restante da nebulosa esfria planetesimais No centro processos nucleares estrela No exterior processos de accreção planetas 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

24 Nebulosa massiva, disco ~ 1M Sol : (Cameron) Instabilidades gravitacionais Proto-planetas gigantes gasosos Nebulosa mínima, disco ~10 -2 M Sol : (Safronov) Condensação + accreção Planetesimais Planetas 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

25 Nebulosa massiva, disco ~ 1M Sol : (Cameron) Instabilidades gravitacionais Proto-planetas gigantes gasosos Nebulosa mínima, disco ~10 -2 M Sol : (Safronov) Condensação + accreção Planetesimais Planetas Modelo padrão 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

26 Nebulosa de Orion 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

27 Proplyds em Orion 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

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29 -Pictoris 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

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32 Previsões do modelo Processo de formação estelar comum no universo Existem muitos outros sistemas planetários 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

33 Planetas Extra-solares Estatística: ~130 planetas detectados 2 sistemas planetários em torno de pulsar 3 discos proto-planetários Métodos de detecção: Perturbações gravitacionais Velocidades radiais, variação de posição, variação na distância Imagem direta Ocultações (transitos) Lentes gravitacionais Primeiro descoberto a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

34 Perturbação gravitacional R = 696,000km R J = 778,000km R T = 449km 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

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36 Observa P determina V PL Observa K = V sin i 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

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38 Msini= 0.25M J a = U.A. P = d e = 0 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

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40 nuvem M > 0.08M T ~ 10 7 K Fusão Nuclear H-He Estrela T ~ < M < 0.08 Lítio, Deutério Anã Marrom Definição de Planeta: 1) órbita em torno de uma estrela 2) processo de formação 3) M PL < 0.05 M 13 M J 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

41 Formação de Hot-Jupiters quente demais condensação ? pouco material núcleo ~10 M T ? pouco material tempo < 3 x 10 6 anos ? pouco gás gigante? altas excentricidades disco? Diferente do modelo padrão 0.2 M J < M PL sin i < 11 M J 0.04 UA < a PL < 2.5 UA 0 < e PL < 0.7 ~70% a PL < 1 UA 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

42 Fragmentação da nuvem protoestelar massas > 7 M J Fragmentação do disco aglutinação? Migração planetária interação com disco de gás sobrevivência? Modelos propostos 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

43 Sistema Solar Sistema pulsar 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST

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