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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35286| Título: | Determinação da forma tridimensional de (50000) Quaoar por ocultações estelares utilizando algoritmo genético para minimização |
| Título(s) alternativo(s): | Determination of the three-dimensional shape of (50000) Quaoar by stellar occultations using a genetic algorithm for minimization |
| Autor(es): | Margoti, Giuliano |
| Orientador(es): | Ribas, Felipe Braga |
| Palavras-chave: | Objetos Transnetunianos Ocultações Aprendizado do computador Planetas Sistema solar Imagem tridimensional Fotometria astronômica Algorítmos genéticos Trans-Neptunian objects Occultations Machine learning Planets Solar system Three-dimensional imaging Astronomical photometry Genetic algorithms |
| Data do documento: | 5-Set-2024 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | MARGOTI, Giuliano. Determinação da forma tridimensional de (50000) Quaoar por ocultações estelares utilizando algoritmo genético para minimização. 2024. Dissertação (Mestrado em Física e Astronomia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024. |
| Resumo: | Os Objetos Transnetunianos (TNOs) são corpos primordiais que orbitam o Sol além da órbita de Netuno. A análise de sua dinâmica orbital, composição interna e superficial, além da distribuição de tamanho e massa, fornecem dados valiosos sobre os processos de formação e evolução do Sistema Solar. Descoberto em 2002 como um dos maiores objetos da classe, (50000) Quaoar foi o primeiro corpo menor em que se detectou a presença de anéis fora do limite de Roche, tornando a determinação das suas propriedades físicas fundamental também para o entendimento da estabilidade de sistemas de anéis. As detecções foram feitas com o uso da técnica de ocultações estelares, a qual permite a determinação de tamanho e forma de objetos do sistema solar quando estes cruzam a linha de visada entre um observador e uma dada estrela. A fim de estudar o formato tridimensional de Quaoar, analisou-se um total de 62 conjuntos de dados de ocultações estelares positivas observadas em 20 diferentes eventos entre 2011 e 2024. Passando pela observação, análise dos dados e desenvolvimento de ferramentas computacionais, como a aplicação do algoritmo genético. Como resultado obtivemos um formato elipsoidal para Quaoar, o qual é verificado fazendo uso de propriedades físicas e observacionais publicados na literatura. Identificou-se três configurações possíveis para as dimensões do objeto. A primeira, que melhor se ajusta às cordas de ocultação, sugere que Quaoar é um corpo triaxial, apresentando dimensões de 585,5 ± 2,6 km, 554,3 ± 1,0 km e 509,5 ± 1,0 km para os eixos equatoriais e polar, respectivamente, e densidade de 1.744 ± 0.028 g cm−3. No entanto, essa configuração não apresenta uma amplitude de curva de luz de rotação comparável àquelas publicadas. Restringindo os resultados para que as dimensões do corpo sejam totalmente responsáveis pela amplitude da curva de rotação, obtém-se um elipsoide com semi-eixos de 604,9 ± 2,5 km, 539,8 ± 2,3 km e 501,9 ± 2,8 km, resultando em uma densidade de 1,760 ± 0,037 g cm−3. Também considerou-se a possibilidade de Quaoar estar em equilíbrio hidrostático Oblato. Neste caso os eixos equatoriais seriam iguais de 563,0 ± 1,1 km e eixo polar de 511,8 ± 0,9 km (ou achatamento 𝜖 = 0,0905 ± 0,0035), o que resultaria em uma densidade de 1,779 ± 0,022 g cm−3, com a curva de luz de rotação sendo totalmente causada por variações de albedo na sua superfície. Nesta dissertação, apresenta-se os resultados de 20 ocultações estelares por Quaoar. Com o objetivo de determinar o seu formato tridimensional, demonstra-se que é possível realizar esta análise utilizando dados de ocultações. Para isso, empregou-se métodos computacionais, desenvolvidos ao longo deste trabalho, baseados em aprendizado de máquina, para potencializar a obtenção dos resultados. |
| Abstract: | Trans-Neptunian Objects (TNOs) are primordial bodies that orbit the Sun beyond Neptune’s orbit. The analysis of their orbital dynamics, internal and surface composition, and size and mass distribution provides valuable data on the formation and evolution processes of the Solar System. Discovered in 2002 as one of the largest objects in its class, (50000) Quaoar was the first minor body found to have rings beyond the Roche limit, making the determination of its physical properties crucial for understanding the stability of ring systems. These detections were made using the technique of stellar occultations, which allows for the determination of the size and shape of Solar System objects when they cross the line of sight between an observer and a given star. To study Quaoar’s three-dimensional shape, a total of 62 sets of positive stellar occultation data observed during 20 different events between 2011 and 2024 were analyzed. Passing through observation, data analysis, and the development of computational tools, such as the application of the genetic algorithm. As a result, an ellipsoidal shape was obtained for Quaoar, verified using physical and observational properties published in the literature. Three possible configurations for the object’s dimensions were identified. The first, which best fits the occultation chords, suggests that Quaoar is a triaxial body with dimensions of 585.5 ± 2.6 km, 554.3 ± 1.0 km, and 509.5 ± 1.0 km for the equatorial and polar axes, respectively, and a density of 1.744±0.028 g cm−3. However, this configuration does not show a rotation light curve amplitude comparable to those published. By constraining the results só that the body’s dimensions are entirely responsible for the rotation curve amplitude, an ellipsoid with semi-axes of 605.8 ± 1.7 km, 540.6 ± 1.5 km, and 501.1 ± 1.9 km is obtained, resulting in a density of 1.758 ± 0.029 g cm−3. The possibility that Quaoar is in hydrostatic equilibrium as an oblate spheroid was also considered. In this case, the equatorial axes would be equal at 563.0 ± 1.1 km, and the polar axis would measure 511.8 ± 0.9 km (or a flattening of 𝜖 = 0.0905 ± 0.0035), which would result in a density of 1.779 ± 0.022 g cm−3, with the rotational light curve being entirely caused by albedo variations on its surface. This dissertation presents the results of 20 stellar occultations by Quaoar. To determine its three-dimensional shape, it demonstrates that this analysis is possible using occultation data. For this, computational methods developed throughout this work, based on machine learning, were employed to enhance the results. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35286 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Física e Astronomia |
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