Interakce migrujících obřích planet a malých těles sluneční soustavy

Abstract

Změny velkých poloos obřích planet, které proběhly před 4 miliardami let a uvedly sluneční soustavu do její dnešní podoby, podstatně ovlivnily tehdejší populace malých těles sluneční soustavy. Jednou z takových skupin byly i dynamicky stabilní planetky v rezonanci 2:1 středního pohybu s Jupiterem, které setrvávají ve dvou ostrovech fázového prostoru, označovaných A a B, a vykazují životní doby srovnatelné se stářím sluneční soustavy. Původ těchto planetek doposud nebyl vysvětlen. Naším cílem je vypracovat uspokojivou hypotézu jejich původu. Na základě nejnovějších observačních dat aktualizujeme rezonanční populaci a její fyzikální vlastnosti. S použitím N-částicového modelu se sedmi planetami a Jarkovského jevem ukazujeme, že difuze z ostrova A probíhá rychleji než v případě ostrova B. Následně vyšetřujeme: (i) přežívání primordiálních rezonančních planetek a (ii) zachycení populace během planetární migrace, a to v nedávno popsaném scénáři s unikající pátou obří planetou a nestabilitou "skákajícího Jupiteru". Používáme simulace s předepsanou migrací, simulace hladké pozdní migrace a výsledky statisticky vyhodnocujeme pomocí dynamických map. Modelujeme rovněž srážky během uplynulých 4 miliard let. Naším závěrem je, že skupina stabilních planetek vznikla zachycením části hypotetické asteroidální rodiny...

Changes of semimajor axes of giant planets, which took place 4 billion years ago and evolved the Solar System towards its present state, affected various populations of minor Solar-System bodies. One of these populations was a group of dynamically stable asteroids in the 2:1 mean-motion resonance with Jupiter which reside in two islands of the phase space, denoted A and B, and exhibit lifetimes comparable to the age of the Solar System. The origin of stable asteroids has not been explained so far. Our main goal is to create a viable hypothesis of their origin. We update the resonant population and its physical properties on the basis of up-to-date observational data. Using an N-body model with seven giant planets and the Yarkovsky effect included, we demonstrate that the depletion of island A is faster compared to island B. We then investigate: (i) survivability of primordial resonant asteroids and (ii) capture of the population during planetary migration, using a recently described scenario with an escaping fifth giant planet and a jumping-Jupiter instability. We employ simulations with prescribed migration, smooth late migration and we statistically evaluate the results using dynamical maps. We also model collisions during the last 4 billion years. We conclude that the long-lived group was created by a...