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???metadata.dc.type???: Tese
Title: Estudo Astrométrico dos Satélites Galileanos de Júpiter
???metadata.dc.creator???: MORGADO, BRUNO EDUARDO
???metadata.dc.contributor.advisor1???: VIEIRA MARTINS, ROBERTO
???metadata.dc.description.resumo???: Os refinamentos na astrometria e nos modelos dinâmicos permitiram a estimativa precisa de efeitos de baixíssima intensidade como a força de maré. Estes estudos determinam importantes restrições nos efeitos dinâmicos de curto e longo período, chegando até mesmo às formações planetárias. Cabe observar que este recente avanço tem ocorrido, majoritariamente, para o sistema de Saturno e para isso, foi essencial o aporte de informações devido aos dados da Sonda espacial Cassini. Esta sonda foi uma colaboração entre a National Aeronautics and Space Administration (NASA), a European Space Agency (ESA) e a Agenzia Spaziale Italiana (ASI). No caso de Júpiter, o aporte astrométrico de solo é fundamental pois as únicas missões espaciais previstas são as Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) da ESA e a Europa Clipper da NASA. Ambas as missões têm previsão de lançamento para a década de 2020. Entretanto, por causa do forte brilho de Júpiter e dos satélites galileanos, a astrometria clássica CCD de solo não é trivial de ser feita. Esta astrometria fornece posições com incertezas da ordem de 150 mili segundo de arco (mas), o que representa aproximadamente 450 quilômetros (km) à distância de Júpiter. Esta dificuldade motiva a busca por métodos alternativos para se fazer uma astrometria dos satélites galileanos de Júpiter com precisões melhores que 30 mas (~ 90 km). Nesta tese exploramos técnicas alternativas que visam a astrometria deste sistema. Exploramos as seguintes técnicas: fenômeno mútuo, aproximação mútua, ocultação estelar e combinação de imagens (do inglês, stacking image). Estas técnicas foram aplicadas às observações feitas no Observatório Pico dos Dias (OPD), no Observatoire de Haute-Provence (OHP) e em sítios espalhados no Brasil e na América do Sul, dentro de uma colaboração com astrônomos profissionais e amadores. Neste projeto organizamos três campanhas observacionais: a campanha dos fenômenos mútuos de 2014-2015, a campanha das aproximações mútuas entre 2016 a 2019 e a campanha da ocultação estelar por Europa em março de 2017. A grande maioria das observações aqui tratadas foram feitas utilizando o filtro Metano de banda estreita, centrado em 889 nm com largura de 15 nm. Este filtro eficientemente elimina a luz difusa de Júpiter permitindo uma melhor qualidade da imagem. Reunimos nesta tese os métodos de redução e análise destas diferentes técnicas e suas aplicações. A campanha dos fenômenos mútuos resultou em 47 curvas de luz observados em 2014-2015, além disso, reanalisamos 25 eventos que foram observados em 2009; a precisão média foi da ordem de 10 mas (~ 30 km). A campanha das aproximações mútuas resultou em 127 curvas de separação que foram observadas entre 2016 e 2019; a precisão média também foi da ordem de 10 mas (~ 30 km). Analisamos a primeira ocultação estelar por Europa já observada e determinamos uma posição com uma precisão melhor que 1 mas (~ 3 km). Por fim analisamos preliminarmente a técnica da combinação de imagens utilizando dados de 9 noites entre 2018 e 2019, resultando em posições absolutas dos satélites galileanos com precisão média da ordem de 20 mas (~ 60 km). Os métodos astrométricos analisados neste projeto poderão ser adaptados a outros objetos e as posições aqui obtidas serão utilizadas em novos ajustes orbitais dos satélites galileanos. Esta melhoria da órbita poderá trazer maiores informações sobre os interiores destes objetos através de um estudo da força de maré. Além disso, conhecer com precisão as órbitas destes objetos irá auxiliar na preparação e planejamento das sondas espaciais JUICE e Europa Clipper.
Abstract: Progress in astrometry and in dynamical modeling of planetary systems have made possible the accurate estimation of tidal effects in natural moons and their planets. These studies have provided essential constraints on short and long term dynamics, including interior and formation processes. This improvement has been made mostly within the Saturn system with the results of Cassini space mission. It was a collaborative mission between the National Aeronautics and Space Administration (NASA), the European Space Agency (ESA) and the Agenzia Spaziale Italiana (ASI). In the Jovian system's case, most of the astrometry originate from ground-based observations. At the current time, no space missions are orbiting this system. However, the Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) from ESA and the Europa Clipper from NASA are currently being prepared. Both space missions are scheduled to be launched in the next decade (the 2020s). Even though ground-based astrometry is necessary, the classical CCD methods are unable to obtain accurate positions due to Jupiter brightness. This classical astrometry obtains positions with uncertainties in the 150 milliarcseconds (mas) level, roughly 450 kilometers (km) at Jupiter distance. This difficult motivates the search for alternative methods to acquire Galilean satellite's positions with uncertainties bellow the 30 mas level (~ 90 km). In this project, we analyze alternative techniques to obtain the astrometry of this system. We explore the mutual phenomena technique, the mutual approximation, stellar occultation, and stacking image procedure. These techniques were applied to observations made at the Observatório do Pico dos Dias (OPD), the Observatoire de Haute-Provence (OHP), and observations made at different stations in Brazil and South America. These observations were a collaboration between professionals astronomers and the amateur community. Within this project, we organized three observational campaigns: The Brazilian mutual phenomena campaign in 2014-2015, the mutual approximation campaign between 2016 and 2019, and the campaign to observe the stellar occultation by Europa in March of 2017. Most observations in this project were made with the narrow band Methane filter centered in 889 nm with a width of 15 nm. This filter efficiently eliminates Jupiter's scattered light, allowing images with higher quality. In this thesis, we gathered reductions and analyses processes of these astrometric techniques and their application to observations. In the mutual phenomena context, we analyze 47 light curves observed in our campaign in 2014-2015 and re-analyze 25 events observed in 2009; the mean uncertainty was in the 10 mas level (~ 30 km). In the mutual approximation context, we analyzed 127 separation curves observed between 2016 and 2019; the mean uncertainty was also around 10 mas (~ 30 km). Also, we analyzed the first stellar occultation by the Galilean moon Europa ever observed and determined a position with an uncertainty below 1 mas (~ 3 km). At least, we obtained preliminary results of the stacking image technique applied to the Galilean moons. We analyzed 9 nights of observation between 2018 and 2019, and we determined absolute positions with uncertainties in the 20 mas level (~ 60 km). The astrometric methods analyzed in this project can be adapted to other systems, and the positions we furnished will be used in dynamical studies aiming the development of new and more precise ephemerides for the Galilean moons. These improved orbits will contribute to the study of tidal dissipation in this system, ultimately providing more information about the interior of these satellites. Also, these improved orbits will help to prepare JUICE and Europa Clipper space missions.
Keywords: Satélites Galileanos de Júpiter (Io, Europa, Ganímedes, Calisto);Campanha Observacional;Análise de Imagens;Astrometria;Fotometria.
???metadata.dc.subject.cnpq???: ASTRONOMIA::ASTROFISICA EXTRAGALACTICA
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Observatorio Nacional
???metadata.dc.publisher.initials???: ON
???metadata.dc.publisher.department???: Divisão de Programas de Pós-Graduação - DIPPG
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-Graduação em Astronomia
Citation: MORGADO, BRUNO EDUARDO. Estudo Astrométrico dos Satélites Galileanos de Júpiter. 2019, 230 páginas da Tese do Programa de Pós-Graduação em Astronomia) - Observatório Nacional, ON .
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
URI: http://localhost:8080/tede/handle/tede/75
Issue Date: 19-Sep-2019
Appears in Collections:Teses de Doutorado PPGA

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