Efeitos de fragmentação em formação planetária - Esteves, Leandro [UNESP] (2021)
As super-Terras quentes são planetas com tamanho entre 1 e 4 Raios da Terra e período menor que 100 dias,são provavelmente o tipo de planeta mais abundante em estrelas do mesmo tipo do Sol. O principal modelo para explicar as fases finais de formação dos sistemas de super-Terras é conhecido como modelo de migração. Ele sugere que tais planetas se formam em regiões mais distantes da estrela no disco protoplanetário, mas devido a interação gravitacional com o gás do disco migram até aborda interna do disco, se estabelecendo em cadeias de ressonância. Após a dissipação do disco de gás as super-Terras podem atravessar uma fase de instabilidades, onde ocorrem principalmente colisões, quebrando as cadeias ressonantes. Esse é um mecanismo que auxilia o modelo a reproduzir importantes características dos sistemas de super-Terras observados. Majoritariamente os modelos numéricos de formação planetária assumem que colisões durante as fases finais e intermediárias deformação planetária são, por simplicidade, perfeitamente agregativas. Este tipo de abordagem tem sido empregada tanto em modelos de formação do sistema solar quanto em modelos de formação de sistemas de exoplanetas. O objetivo desse estudo é analisar as consequências de um tratamento mais realístico de colisões, incluindo fragmentação e espalhamento, na fase final de formação dos sistemas de super-Terras quentes. Numa versão do pacote de integradores Mercury modificada para o estudo da formação de super-Terras, implementamos um modelo analítico para tratamento de colisões gigantes e fragmentação baseado em Leinhardt e Stewart (2011). Esse modelo analítico foi calibrado a partir de resultados de impactos em simulações de N-corpos de alta resolução. Após os testes necessários,performamos então dois conjuntos de simulações. No conjunto de acreção perfeita consideramos as colisões como perfeitamente agregativas, enquanto no conjunto de acreção imperfeita as simulações são realizadas utilizando o tratamento realístico de colisões no nosso novo código. Mostramos que eventos de fragmentação e espalhamento de planetas são comuns nas simulações durante o estágio final da formação de super-Terras quentes, compreendendo a fase do disco de gás e a evolução por longo período. Entretanto, verificamos que o tratamento realístico de colisões não tem influência significativa na arquitetura orbital dos sistemas e que portanto pode ser negligenciado devido ao seu custo computacional em comparação à sua influência no processo.