|
|
Vliv tepelné emise topografických útvarů na rotační dynamiku planetek
Ševeček, Pavel ; Brož, Miroslav (vedoucí práce) ; Henych, Tomáš (oponent)
Infračervené záření emitované z povrchu tělesa působí momentem síly, který může nezanedbatelně měnit rotační stav planetky. Doposud však nebylo podrobně zkoumáno, jakou mírou se na tomto fenoménu, zvanému YORP jev, podílejí drobné topografické útvary. Ukážeme, že laterální vedení tepla útvary určitých velikostí vede ke vzniku lokálního YORP jevu, jehož řádová velikost je srov- natelná s YORP jevem vyplývajícím z globálního tvaru. Řešíme třírozměrnou rovnici vedení tepla v jediném topografickém útvaru a jeho blízkém okolí, a to metodou konečných prvků, s využitím programu FreeFem++. Na základě nalezeného rozložení teploty na povrchu útvaru jsme určili pří- spěvek k výslednému momentu síly. Tento moment jsme porovnali pro různé tvary balvanů a různé materiálové parametry. Pro idealizovaný útvar je náš výsledek konzistentní s existujícím jednoroz- měrným modelem. Úhlové zrychlení, které útvary udělují sférickému asteroidu o poloměru 1 km s kruhovou orbitou o poloměru 2,5 AU, je přibližně (2,2 ± 1,1) · 10−9 rad/den2 , čemuž odpovídá charakteristická doba změny τ = (32 ± 16) Myr. Ze snímků povrchu planetky (25143) Itokawa jsme odhadli diferenciální rozdělení velikostí topografických útvarů. Výsledný moment síly může pla- netce udělovat zrychlení řádu 10−7 rad/den2 , povrchové útvary tak představují možné...
|
|
|
Interakce migrujících obřích planet a malých těles sluneční soustavy
Chrenko, Ondřej ; Brož, Miroslav (vedoucí práce) ; Wünsch, Richard (oponent)
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...
|
|
|
Rodiny planetek a jejich vztah k migraci planet
Rozehnal, Jakub ; Brož, Miroslav (vedoucí práce) ; Vokrouhlický, David (oponent)
V práci se zabýváme studiem vlivu migrace planet na rodiny planetek. Identifikujeme rodiny mezi Jupiterovými Trojany rozborem vlastností v prostoru rezonančních elementů, rozdělení velikostí a barevných indexů. Dříve udávaný počet rodin (10) se jeví nadhodnocený, naše analýza ukazuje, že se mezi Trojany nachází pouze jedna kolizní rodina s průměrem mateřského tělesa DPB > 100 km. Modelovali jsme i dlouhodobý orbitální vývoj trojanských rodin. Použili jsme námi upraveného numerického integrátoru SWIFT s analyticky předepsanou migrací. Zjistili jsme, že i při pozdní fázi migrace, při které se Jupiter a Saturn vzdalují od vzájemné rezonance 1:2, jsou rodiny nestabilní. Dnes pozorované rodiny mezi Trojany tedy vznikly až po ukončení migrace planet. V poslední části studujeme vznik rodin asteroidů v hlavním pásu při pozdním velkém bombardování. Při simulaci vlivu migrace planet na rodiny planetek ve scénáři "skákajícího Jupiteru" (Morbidelli a kol., 2010) jsme zjistili, že velké rodiny (DPB > 200 km), které vznikly při bombardování, musejí být pozorovatelné.
|
|
|
Aplikace dalekohledu LSST ve fyzice malých těles sluneční soustavy
Sváda, Petr ; Brož, Miroslav (vedoucí práce) ; Wolf, Marek (oponent)
Tato práce se zabývá popisem velkého přehlídkového dalekohledu Large Synoptic Survey Telescope (LSST) a jeho využítím ve fyzice malých těles sluneční soustavy. Na základě optických parametrů dalekohledu a teorie signálu a šumu jsme vypočetli mezní hvězdnou velikost LSST (24,9 0,4) mag (v oboru V). Tato veličina, společně s daty z databází MPC a WISE, posloužila jako vstupní parametr pro výpočet minimálního průměru ( ) m planetky v hlavním pásu, kterou bude LSST ještě schopen pozorovat. Odhadli jsme také, že v hlavním pásu bude možno pomocí dalekohledu LSST pozorovat ( ) miliónů planetek. S přihlédnutím k plánované observační strategii a kadenci pozorování jsme vypočetli, že bude určitou jasnou planetku pozorovat přibližně 370 krát. Nakonec byly diskutovány možné aplikace dalekohledu LSST: např. rozvoj kolizních modelů, objasnění orbitální a rotační dynamiky sub- kilometrových těles.
|
|
|
Původ asteroidů ve 2:1 rezonanci středního pohybu s Jupiterem
Chrenko, Ondřej ; Brož, Miroslav (vedoucí práce) ; Hanuš, Josef (oponent)
Planetky, které se nacházejí v rezonanci 2:1 středního pohybu s Jupiterem, se v závislosti na jejich dynamické životní době označují jako stabilní (skupina Zhongguo), marginálně stabilní (skupina Griqua) a nestabilní (skupina Zulu). Stabilní planetky se vyskytují ve dvou oddělených ostrovech v prostoru rezonančních elementů. V této práci aktualizujeme populaci v rezonanci 2:1 na základě nejnovějších observačních dat a následně určujeme dráhové a fyzikální vlastnosti rezonanční populace. Použitím kolizních modelů ukazujeme, že pozorované skupiny Zhongguo a Griqua mohou být až 4 Gyr staré, a jejich původ tedy může souviset s migrací planet. V dynamických N-částicových simulacích testujeme dvě hypotézy původu stabilní a marginálně stabilní populace: scénář primordiální populace a scénář zachycování planetek z hlavního pásu. Z našich výsledků vyplývá, že rezonanční populace není primordiální, ale vznikla nejspíše zachycením planetek z rodiny ve vnějším hlavním pásu.
|
|
|
Asteroidy vnitřního pásu ve spin-orbitální resonanci
Vraštil, Jan ; Vokrouhlický, David (vedoucí práce) ; Brož, Miroslav (oponent)
Souvislosti: V minulosti byly ve vnější části hlavního pásu objeveny asteroidy, jejichž rotační osy jsou téměř rovnoběžné. Působením YORP efektu se z původně náhodných směrů postupně stáčely, až se zachytily ve spi-orbitální rezonanci s frekvencí s_6. Cíl: Ve vnitřní části hlavního pásu je kinematika orbitálního pohybu značně složitější, což je způsobeno hlavně blízkostí vlastní frekvence s a rezonanční frekvence s_6. Přesto ukážeme, že i v těchto částech se mohou nacházet asteroidy ve spin-orbitální rezonanci - asteroid 20 Massalia. Metodika: Ke studiu pohybu orbitálního pohybu jsme použili integrátor SWIFT. Vývoj rotační jsme zkoumali za pomoci programu, který je popsán v kapitole 3, a jeho výpis je součástí dodatků. K určení směru rotační osy a tvaru asteroidů jsme použili metodu inverze světelných křivek. Výsledky: Asteroidy ve vnitřní části hlavního pásu, které mají nízký vlastní sklon I, se mohou (při vhodně orientované rotační ose) dlouhodobě udržet ve spin-orbitální rezonanci se sekulární frekvencí s_6. Naopak pro asteroidy s vysokými sklony je zachycení velmi obtížné, ne-li nemožné.
|
|
|
Kolizní vývoj hlavního pásu asteroidů po dobu 4 miliard let
Cibulková, Helena ; Brož, Miroslav (vedoucí práce) ; Ďurech, Josef (oponent)
V předložené práci jsme vytvořili nový model pro kolizní vývoj hlavního pásu asteroidů. Naším cílem je testovat škálovací zákon z práce Benz & Asphaug (1999) a zjistit, zda platí pro celý hlavní pás. Dále chceme nalézt počáteční rozdělení ve- likostí uvažovaných šesti částí hlavního pásu a zároveň ověřit, zda počet rodin as- teroidů, které vzniknou v průběhu simulace, odpovídá počtu pozorovaných rodin. K sestrojení pozorovaných rozdělení velikostí jsme mohli využít nová observační data z družice WISE (Masiero et al., 2011). Vzájemné kolize asteroidů simulujeme upraveným programem Boulder (Morbidelli et al., 2009), využívajícím výsledky hydrodynamických simulací srážek z práce Durda et al. (2007). S vědomím, že materiálové vlastnosti těles mohou významně ovlivnit charakter srážek, jsme vytvořili dva modely - jeden pracující s monolity a druhý s nesoudržnými tělesy (Benavidez et al., 2012). Výsledky modelování pro monolity i nesoudržná tělesa jsou srovnatelné a v obou případech je počet vzniklých rodin v rámci nejistot konzistentní s pozorováním. Jistý nesoulad kumulativních rozdělení velikostí pro průměry D 1 až 5 km je dobrou motivací pro výpočet nových hydrodynamic- kých simulací s...
|
|
|
Velké pozdní bombardování v různých místech sluneční soustavy
Zajaček, Michal ; Brož, Miroslav (vedoucí práce) ; Ďurech, Josef (oponent)
Tato práce se zabývá velkým pozdním bombardováním ve sluneční soustavě, které se odehrálo před 4,1 až 3,8 miliardami let. Jedná se o období intenzivních kolizií, jejichž stopy jsou pozorovány na Měsíci a jiných tělesech, především v podobě kráterů nebo impaktních tavenin. První část práce je rešerší o velkém pozdním bombardování se zaměřením na observační důkazy a nedávné dynamické modely. V druhé části testujeme konkrétní dynamický a kolizní model bombardování, a to pomocí míry kráterovaní na různých tělesech sluneční soustavy, což nebylo učiněno dříve v takovém rozsahu. K tomuto účelu jsme použili symplektický integrátor SyMBA, kolizní kód Boulder a různé škálovací zákony projektil/kráter. Diskutujeme zdroje nejistot pozorování i nejistot modelů. Naše výsledky navíc využíváme k omezení rozdělení velikostí primordiální populace komet.
|
|
|
Propagating star formation
Dinnbier, František ; Wünsch, Richard (vedoucí práce) ; Brož, Miroslav (oponent) ; Naab, Thorsten (oponent)
Hmotné hvězdy představují silné zdroje energie mající podstatný vliv na stav mezihvězdné látky v jejich blízkosti, kterou mnohdy shrnou do husté a chladné obálky. Pokud tato obálka fragmentuje a vytvoří hvězdy, které jsou dostatečně hmotné k tomu aby sami vytvořily další obálky, může docházet k postupnému šíření tvorby hvězd. V této práci studujeme, na základě trojrozměrných hydrody- namických simulací, fragmentaci těchto obálek za účelem odhadu hmotnosti frag- mentů, na které se tyto obálky rozpadají. Malou část povrchu obálky aproximu- jeme rovinnou vrstvou. K výpočtu gravitačního potenciálu v této konfiguraci jsme vyvinuli vlastní numerickou metodu. Hlavní výsledky jsou následující. Za prvé, pomocí numerických modelů testujeme prostor parametrů platnosti několika růz- ných analytických odhadů pro fragmentaci vrstev, a diskutujeme fyzikální příčinu omezené platnosti některých odhadů. Za druhé, u vrstev ohraničených externím prostředím s vysokým tlakem pozorujeme kvalitativně jiný způsob fragmentace, kolaps řízený sléváním. Zatímco vrstvy ohraničené prostředím s nízkým tlakem tvoří odpočátku kolabující fragmenty, vrstvy ohraničené prostředím s vysokým tlakem se nejprve rozpadnou v gravitačně stabilní fragmenty, které se postupně slévají. Za třetí, vyšetřujeme zda se vrstvy během kolapsu samo-organisují a...
|
|
|
Rovnice vedení tepla ve fyzice planetek a meteoroidů
Pohl, Leoš ; Brož, Miroslav (vedoucí práce) ; Vokrouhlický, David (oponent)
Negravitační síly, které jsou způsobeny tepelnou emisí fotonů, mohou v dlouhodobém měřítku do značné míry změnit oběžné dráhy a rotaci asteroidů. K vyčíslení těchto sil je nutno vyřešit rovnici vedení tepla v asteroidu. Vytvořili jsme program v jazyce Fortran, který numericky řeší rovnici vedení tepla pomocí metod konečných diferencí a počítá rozložení teploty v systému jednorozměrných tyčí, kterými modelujeme asteroid. Metody jsou porovnávány z hlediska konvergence, přesnosti a výpočetní náročnosti. Výsledky jsou srovnány se zjednodušeným stacionárním analytickým řešením. Z numerických výsledků jsme spočetli negravitační zrychlení a související změnu velké poloosy. Ukázali jsme, že metody konvergují s nárůstem hustoty sítě a vybrali jsme nejlepší metodu. Ukázali jsme, že analytické řešení dává dobrý první odhad amplitudy teploty. Změna velké poloosy testovaných asteroidů, způsobená negravitačními silami, je v řádové shodě s přesnějšími modely a s~pozorovanými hodnotami.
|
host ::
RSS.