Análisis dinámico de sistemas resonantes multi-planetarios

A lo largo de esta tesis pretendemos abarcar algunos de los problemas generales que se observan en los sistemas extrasolares como consecuencia de su evolución dinámica. La misma está dividida en dos partes. En la primera, estudiamos el apartamiento de sistemas de 2 planetas respecto al valor nominal de una resonancia dada, mientras que en la segunda analizamos las resonancias multi-planetarias. El objetivo es investigar en qué contexto se formaron los planetas para obtener las arquitecturas actualmente observadas. Para esto, primero analizamos las bases de datos actualizadas de exoplanetas y, en particular, nos quedamos con aquellos sistemas que tuvieran buenas determinaciones de los períodos orbitales, que son principalmente aquellos detectados con métodos de tránsito. Nos concentramos en sistemas en configuraciones (casi)- resonantes ya que la evidencia actual, tanto teórica como observacional, sugiere que los sistemas más comunes del Universo no son los sistemas resonantes, contrario a lo que se esperaría luego de que los cuerpos sufran migración. Iniciamos este estudio analizando sistemas con 2 planetas. Luego de comprender bien la dinámica de estos sistemas, pasamos al análisis de sistemas con 3 planetas. El interés en este caso viene porque a partir de nuevos descubrimientos en los últimos años, desde 2016, se ha planteado un cambio de paradigma en la forma de analizar estos sistemas. Propusimos un estudio similar al de 2 planetas, es decir, medir el apartamiento de los planetas respecto de la resonancia, pero esta vez considerando de a 3 cuerpos masivos. Para llevar a cabo esta investigación utilizamos simulaciones numéricas de N-cuerpos. Estudiamos de manera detallada la evolución de los sistemas planetarios durante las primeras etapas de formación, es decir, cuando aún existía gas en el disco protoplanetario. Realizamos mapas dinámicos a partir de grillas de condiciones iniciales para sistemas con planetas de diferentes masas y comparamos los resultados de las simulaciones de N-cuerpos con el modelado analítico para entender los caminos evolutivos en cada caso, de qué parámetros del disco dependen y demás características físicas del sistema. En particular los resultados de esta tesis son consistentes con el hecho de que los sistemas no se formaron in-situ sino que tuvieron que migrar para llegar a sus posiciones actuales. Que aquellos planetas que se encuentran más cercanos a la estrella central tienen mayor desviación respecto del valor nominal de la resonancia. Que es posible que los planetas utilicen como rutas para desplazarse en el disco a las resonancias de bajo orden. Que es posible encontrar a los planetas donde se los observa sin tener que suponer efectos disipativos ad-hoc, como podrían ser los efectos de marea estelares. Por último, analizamos dinámicamente el sistema planetario TRAPPIST-1 que se encuentra en una configuración resonante muy compleja. En él se observa que los planetas están en una cadena resonante tomándolos de a pares, y cada subconjunto de 3, en resonancia de 3-planetas.

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