Formation of Planetary Systems and Orbital Evolution of Earth-like Planets  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
75508
Type PD
Principal investigator Süli, Áron
Title in Hungarian Bolygórendszerek keletkezése és Föld-típusú bolygók pályafejlődése
Title in English Formation of Planetary Systems and Orbital Evolution of Earth-like Planets
Keywords in Hungarian exobolygók, stabilitás, migráció, rezonancia, bolygórendszer keletkezése
Keywords in English exoplanets, stability, migration, resonance, planetary-system formation
Discipline
Astronomy (Council of Physical Sciences)100 %
Ortelius classification: Astronomy
Panel Physics 1
Department or equivalent Department of Astronomy (Eötvös Loránd University)
Starting date 2009-05-01
Closing date 2013-03-31
Funding (in million HUF) 17.570
FTE (full time equivalent) 3.46
state closed project
Summary in Hungarian
Korábbi kutatásaim folytatásaként bolygórendszerek korai fejlődésének és dinamikájának vizsgálatát tervezem. Foglalkozom távoli csillagok lakhatósági zónájának stabilitásával migráló óriásbolygó(k) jelenlétében figyelembe véve (1) az akkréciós korong okozta fékezőerőket, és (2) nagyszámú tömmeggel rendelkező protoplanet gravitációs hatását is. Megvizsgálom továbbá, hogy rezonanciában lévő migráló exobolygók hogyan módosítják a lakhatósági zóna dinamikáját. Tanulmányozom Föld-típusú bolygók keletkezését, pályafejlődését 100 millió éves időtartamra és az óriásbolygó(k) rájuk kifejtett szekuláris effektusait. A migráló gázóriás(ok) gravitációs szórását is vizsgálom. A szimulációkat komplex gravitációs N-test és hidrodimaikai programokkal végzem el. Kutatásaimmal bolygórendszerek kialakulásának és dinamikájának mélyebb megértéséhez kívánunk hozzájárulni, illetve numerikus szimulációkkal megmagyarázni az exobolygók meglepő pályaelem statisztikáit.
Summary
As a continuation of my previous researches I intend to study the early evolution and dynamics of planetary systems. I deal with the stability of the habitable zone of far stars in the presence of gas giant(s) migration considering (1) the drag force caused by the accretional disk, and (2) the gravitational effects of a large number of protoplanets with mass. Furthermore I explore how the migrating gas giants, which are engulfed in resonance affect the dynamics of the habitable zone. I study the formation of Earth-like exoplanets, their orbital evolution for 100 million years and the how their motions are influenced by the secular effects of the giant(s). I investigate the gravitational scattering of the migrating gas giant(s). The simulations will be performed by complex gravitational N-body and hydrodynamic codes. My researches may contribute to a better understanding of the formation and dynamics of planetary systems, and to explain by the numerical simulations the surprising orbital elements statistics of the exoplanets.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Exorendszerek dinamikájával és hipotetikus Föld-típusú bolygók stabilitásával kapcsolatos kutatásokat folytattam. Numerikus módszerrel létrehoztam egy stabilitási katalógust, mely sok millió kezdőfeltételre megadja a pályák stabilitását. A katalógus alapján exobolygó-rendszerek lakhatósági zónáinak (LZ) stabilitási viszonyai meghatároztók. Egyedi exorendszerek esetén vizsgáltam, hogy a LZban exobolygó milyen kezdeti feltételek mellett kering stabil pályán. Megvizsgáltam az óriásbolygóval koorbitális pályán mozgó Föld-tipusú bolygók stabilitását. Vizsgáltam a Jupiter trójai kisbolygóinak stabilitását és az L4/L5 pontok között megfigyelhető aszteroidák között régóta fennálló számbeli különbség okát. Analitikus modellt felhasználva a trójai kisbolygókat osztályoztam és kimutattam, hogy az L5 pont körül több trójai rendelkezik elnyúltabb pályával, ezek nagyobb valószínűséggel szöknek meg, ami részben magyarázhatja a két pont körül megfigyelt számbeli különbségét. Vizsgáltam a Plútó holdrendszerét és a kettős aszteroidákat. Megmutattam, hogy az új Plútó-holdak nem lehetnek befogásos eredetüek. Megvizsgáltam a holdak 4:1-es és 6:1-es középmozgás rezonanciáját. Az eredmények alapján kérdéses, hogy valamelyik hold ténylegesen rezonanciában van a Charonnal. Hatékony numerikus kódot fejlesztettem a bolygókeletkezési modellek vizsgálatára és a jövőben ennak segítségével nagyszámú szimuláció futtatásával szeretnék hozzájáruljak a modell pontosításához.
Results in English
I have conducted researches on the dynamics of exoplanetary systems and hypothetical Earth-like planets. By using numerical methods I developed a catalogue of dynamical stability giving stability properties of orbits for millions of initial conditions. It is possible to determine the stability features of the habitable zones (HZ) of exoplanetary systems. In selected exosystems I studied what initial conditions in the HZ corresponds to stable orbit of an exoplanet. I investigated the stability of the Earth-like terrestrial planets moving on co-orbital path with the exogiant. I studied the stability of the Jupiter Trojans and the cause of the observed difference in their number. Using an analytical model I have classified them and showed that asteroids around L5 have larger eccentricities resulting in a higher escape rate which partially explains the difference in their number. I studied the moon-system of Pluto the binary asteroids. I have shown that these moons was not captured. The results suggest that none of the moons are in true resonance. I have developed an efficient numerical code to test the planet formation model and in the future I will use this code to run large scale simulations in order to contribute to the refine our current understanding.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=75508
Decision
Yes





 

List of publications

  
Pilat-Lohinger, E., Robutel, P., Süli, Á.: Dynamical habitability in multi-planetary systems resembling the Solar-system, EGU General Assembly 2010, held 2-7 May, 2010 in Vienna, Austria, p.14139, 2010
Zsigmond, Zs., Süli, Á.: How 'New Horizons' will see the Pluto-Charon system, Journal of Physics: Conference Series, 218, id. 012020, 2010
Nagy, I., Süli, Á., Érdi, B.: Stability of the orbit of a third body in binary asteroid systems, Journal of Physics: Conference Series, 218, id. 012017, 2010
Schwarz, R., Süli, Á., Dvorak, R.: Dynamics of possible Trojan planets in binary systems, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 398, 4, 2085-2090, 2009
Schwarz, R., Süli, Á., Dvorak, R., Pilat-Lohinger, E.: Stability of Trojan planets in multi-planetary systems. Stability of Trojan planets in different dynamical systems, Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy, 104, 69-84, 2009
Freistetter, F., Süli, Á., Funk, B.: Dynamics of the TrES-2 system, Astronomische Nachrichten, 330, 469-474, 2009
Funk, B., Schwarz, R., Pilat-Lohinger, E., Süli, Á.: Stability of inclined orbits of terrestrial planets in habitable zones, Planetary and Space Science, 57, 434-440, 2009
Funk, B; Libert, A.-S; Süli, Á; Pilat-Lohinger, E.: On the influence of the Kozai mechanism in habitable zones of extrasolar planetary systems, Astronomy and Astrophysics, Volume 526, id.A98, 2011
Funk, B; Süli, Á; Pilat-Lohinger, E; Schwarz, R; Eggl, S.: Dynamical Stability in the Habitable Zones of Nearby Extrasolar Planetary Systems, Pathways Towards Habitable Planets, proceedings of a workshop held 14 to 18 September 2009 in Barcelona, Spain. Edited by Vincent Coudé du Foresto, Dawn M. Gelino, and Ig, 2010
Érdi, B., Forgács-Dajka, E., Süli, Á.: On some long time dynamical features of the Trojan asteroids of Jupiter, Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy, 117, 3-16, 2013
Maindl, T., Schäfer, C., Speith, R., Süli, Á., Forgács-Dajka, E.: SPH-based simulation of multi-material asteroid collisions, Astronomical Notes, 334, 996-999, 2013
Süli, Á.: SOLARIS: Software for planet formation and orbital integrations, Astronomical Notes, 334, 1000, 2013
Dvorak, R., Eggl, S., Süli, Á., Sándor, Zs., Galiazzo, M., Pilat-Lohinger, E.: Water delivery in the early Solar System, AIP Conference Proceedings, 1468, 137-147, 2012
Funk, B., Schwarz, R., Süli, Á., Érdi, B.: On the stability of possible Trojan planets in the habitable zone: an application to the systems HD 147513 and HD 210277, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 423, 3074-3082, 2012
Süli Á, Zsigmond Zs.: Detailed survey of the phase space around Nix and Hydra, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 398: 2199-2208, 2009
Süli Á: Planet formation - implication of statistical properties of exoplanets, Journal of Physics Conference Series, 2010



Back »