Collisional Evolution of Jupiter Trojans

Abstract

Os Troianos de Júpiter (JT) são asteroides que povoam as regiões Lagrangianas Sol-Júpiter, L4 e L5, a uma distância média de cerca de 5.2 unidades astronómicas do Sol. Acredita-se que esses asteroides sejam remanescentes dos primeiros dias do Sistema Solar e tenham permanecido em órbitas estáveis ao redor de Júpiter desde a sua captura. Pelo menos seis famílias de asteroides foram detectadas na população Troiana. Essa descoberta indica que a população passou por atividade de colisão desde a sua formação. Um dos aspectos mais intrigantes dos JT é compreender a sua origem. Vários mecânismos foram propostos em relação à origem da população troiana. Uma das teorias predominantes que explica a origem dos Troianos de Júpiter envolve a captura de planetesimais durante uma fase de instabilidade dinâmica dos planetas gigantes. Um modelo particularmente bem-sucedido é o da "captura por salto". Portanto, é provável que os JT tenham porosidades elevadas e baixas densidades, o que leva a um comportamento de colisão particular. Para investigar a evolução de colisões dos Troianos de Júpiter, adaptamos o pacote de código ALICANDEP (originalmente desenvolvido para estudar a evolução de colisões de objetos transnetunianos) para atender aos requisitos específicos dos asteroides Troianos de Júpiter. Também incluímos novas leis de escala no algoritmo de fragmentação para levar em conta tendências de parâmetros que influenciam a física das colisões. Além disso, validámos o nosso novo pacote de código comparando os seus resultados com estudos anteriores na literatura. Finalmente, usando nosso novo pacote de código, ALICANDEP-JT, estudamos a evolução de colisões dos Troianos de Júpiter sob diferentes cenários de formação. As nossas descobertas podem ajudar a esclarecer a origem e a evolução da população troiana e fornecer entendimento sobre a história do Sistema Solar.

Jupiter Trojans (JT) are asteroids that populate the Sun-Jupiter Lagrangian regions, L4 and L5, at a mean distance of about 5.2 au from the Sun. These asteroids are believed to be leftovers from the Solar System's early days and have been in stable orbits around Jupiter for billions of years. At least six asteroid families have been detected in the Trojan population. This finding indicates that this population has undergone collisional activity since its formation. One of the most intriguing aspects of JT is to glimpse on their origin. Various mechanisms have been proposed regarding the origin of the Trojan population. One of the prevailing theories explaining Jupiter Trojans' origin involves capturing planetesimals during a phase of dynamical instability of the giant planets. A particularly successful model is the "jumping capture". Thus, JT likely have high porosities and low densities, leading to particular collisional behaviour. To investigate the collisional evolution of the Jupiter Trojans, we adapted the code package ALICANDEP (originally developed to study the collisional evolution of trans-neptunian objects) to the specific requirements of Jupiter Trojan asteroids. We also included new scaling laws in the fragmentation algorithm to account for parameter trends that influence collisional physics. Furthermore, we validate our new code package by comparing its results to previous studies in the literature. Finally, using our new code package, ALICANDEP-JT, we studied the collisional evolution of Jupiter Trojans under different formation scenarios. Our findings can help shed light on the origin and evolution of the Trojan population and provide insights into the history of the Solar System.