Ressonâncias planetárias spin-órbita com modelos de interação de camadas e perturbação planetária

Resumo

A descoberta recente de vários exoplanetas com composição possivelmente terrestre e localizados em órbitas não usuais muito próximas das respectivas estrelas leva a questões de estabilidade dinâmica incluindo a rotação planetária. Tal dinâmica está sendo estudada atualmente com o uso de modelos clássicos de rotação em torno do eixo de maior momento de inércia, o qual é suposto perpendicular ao plano orbital (Callegari e Rodríguez 2012). Tais modelagens são simplificadas no sentido de não considerarem inomogeneidades do interior planetário, uma hipótese que deve ser simplificadora tendo em vista trabalhos mostrando a possibilidade de diferenciação de interior de exoplanetas (e.g. Madhusudhan et al. 2012). Neste trabalho estudaremos a dinâmica de rotação diferencial planetária com as equações diferenciais de acoplamento de diferentes camadas internas (e.g. Van Hoolst et al. 2008), amplamente aplicadas aos planetas terrestres e satélites regulares do sistema solar. Os modelos de rotação diferencial incluem o efeito gravitacional conservativo mútuo manto-núcleo. Nós primeiramente mostramos simulações numéricas individuais quantificando tais efeitos de acoplamento nas librações físicas (manto e núcleo), em diversas configurações iniciais em torno das principais ressonâncias spin-órbita, para diferentes estruturas internas possíveis de Super-Terras. Em seguida, a dinâmica de rotação é investigada em detalhes a partir da construção de mapas dinâmicos baseados no cálculo do número espectral associado às amplitudes presentes no espectro do ângulo de rotação do manto. Além de considerarmos grandes faixas de condições iniciais, os efeitos manto-núcleo serão quantificados também considerando uma ampla faixa paramétrica dos valores de densidade do manto e dos núcleos externo e interno, e coeficientes de achatamento, todos desconhecidos para exoplanetas.Diferentes exoplanetas individuais serão estudados, tais como 55 Cnc e, CoRoT-7b, Kepler-9d e Kepler-10b. A dinâmica planetária será inicialmente dada pela aproximação do problema de dois corpos. No caso de sistemas multiplanetários as interações gravitacionais mútuas entre os planetas, e, portanto os efeitos indiretos de terceiro corpo na rotação da Super-Terra também serão investigados.