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Caos e integrabilidade em discos galácticos

Processo: 15/10577-9
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de agosto de 2015
Vigência (Término): 31 de julho de 2018
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Astronomia
Pesquisador responsável:Tatiana Alexandrovna Michtchenko
Beneficiário:
Instituição-sede : Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo, SP, Brasil
Assunto(s):Sistemas hamiltonianos   Relatividade geral   Astrodinâmica

Resumo

Este projeto visa estudar a dinâmica hamiltoniana de partículas de teste em sitemas discoidais newtonianos e relativísticos, com enfoque principalmente na dinâmica de estrelas em galáxias espirais (sobretudo na Via Láctea). Nosso objetivo é avançar na descrição da dinâmica hamiltoniana nesses sistemas, focando em dois aspectos distintos: (i) o movimento regular ao redor dos pontos de equilíbrio e órbitas periódicas equatoriais estáveis, através de uma terceira integral de movimento determinada por observáveis físicos (para órbitas fora do plano equatorial), de acordo com os resultados recentes obtidos para a situação axialmente simétrica, e (ii) o movimento caótico próximo das ressonâncias do padrão espiral e a relação com as recentes descobertas sobre a estrutura da Galáxia próximo a essses raios. O segundo tópico será analisado principalmente através do "Spectral Analysis Method", desenvolvido pelo grupo de Astronomia Dinâmica do IAG--USP e aplicado com sucesso a sistemas planetários e ao movimento de asteróides. A semelhança entre os formalismos para o movimento em sistemas planetários e em galáxias permite também aplicá-lo a problemas de dinâmica galáctica, já que ambos correspondem à dinâmica de uma partícula sujeita a um potencial gravitacional externo.Como uma segunda parte do projeto, pretendemos aplicar o método citado acima à dinâmica de partículas de teste na relatividade geral, com foco em sistemas contendo discos bidimensionais ou tridimensionais, utilizando o formalismo hamiltoniano para o fluxo geodésico. O estudo de caos em modelos relativísticos de disco é recente. Nosso objetivo principal é analisar a como se dá o caos em sistemas de disco com análogo newtoniano conhecido, assim como verificar se as extensões relativísticas de modelos newtonianos com dinâmica integrável apresentam caos, e nesse caso estudar o porquê desse comportamento. Um último problema é a análise dinâmica das órbitas em sistemas discoidais pós-newtonianos (1PN), seguindo a formulação hamiltoniana para partículas de teste desenvolvida recentemente pelo candidato, comparando com o caso newtoniano. Esperamos que a rotação em discos estacionários introduza efeitos qualitativos na estrutura do espaço de fases já na aproximação 1PN, sem ser necessária para isso uma abordagem relativística exata. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Revista Pesquisa FAPESP sobre a bolsa:
Sistema Solar está situado em zona neutra entre dois braços espirais da Via Láctea 

Publicações científicas (7)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
LEPINE, JACQUES R. D.; MICHTCHENKO, TATIANA A.; BARROS, DOUGLAS A.; VIEIRA, RONALDO S. S. The Dynamical Origin of the Local Arm and the Sun's Trapped Orbit. ASTROPHYSICAL JOURNAL, v. 843, n. 1 JUL 1 2017. Citações Web of Science: 0.
VIEIRA, RONALDO S. S.; KLUZNIAK, WLODEK; ABRAMOWICZ, MAREK. Curvature dependence of relativistic epicyclic frequencies in static, axially symmetric spacetimes. Physical Review D, v. 95, n. 4 FEB 8 2017. Citações Web of Science: 0.
MICHTCHENKO, T. A.; VIEIRA, R. S. S.; BARROS, D. A.; LEPINE, J. R. D. Modelling resonances and orbital chaos in disk galaxies Application to a Milky Way spiral model. Astronomy & Astrophysics, v. 597, JAN 2017. Citações Web of Science: 1.
VIEIRA, RONALDO S. S.; RAMOS-CARO, JAVIER; SAA, ALBERTO. Vertical stability of circular orbits in relativistic razor-thin disks. Physical Review D, v. 94, n. 10 NOV 7 2016. Citações Web of Science: 2.
VIEIRA, RONALDO S. S.; RAMOS-CARO, JAVIER. Integrability of motion around galactic razor-thin disks. CELESTIAL MECHANICS & DYNAMICAL ASTRONOMY, v. 126, n. 4, p. 483-500, NOV 2016. Citações Web of Science: 1.
LASOTA, J. -P.; VIEIRA, R. S. S.; SADOWSKI, A.; NARAYAN, R.; ABRAMOWICZ, M. A. The slimming effect of advection on black-hole accretion flows. Astronomy & Astrophysics, v. 587, MAR 2016. Citações Web of Science: 6.
GOLUCHOVA, KATERINA; KULCZYCKI, KONRAD; VIEIRA, RONALDO S. S.; STUCHLIK, ZDENEK; KLUZNIAK, WLODEK; ABRAMOWICZ, MAREK. Horava's quantum gravity illustrated by embedding diagrams of the Kehagias-Sfetsos spacetimes. GENERAL RELATIVITY AND GRAVITATION, v. 47, n. 11 NOV 2015. Citações Web of Science: 1.

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