Monte Carlo models of the dust enviroment of a sample of comets from the oort cloud to the outher main asteroid belt

La principal labor investigadora desarrollada en esta tesis doctoral consiste en la caracterizacion del polvo ambiental generado en los cometas como consecuencia de su actividad a lo largo de su orbita. Estos estudios han sido implementados para varios cometas, de diferentes familias, usando un codigo de Monte Carlo. Este programa computacional, que ha sido desarrollado integramente en el Departamento de Sistema Solar del Instituto de Astrofisica de Andalucia (IAA) (vease Moreno 2009), permite la generacion de imagenes sinteticas que pueden ser directamente comparadas con las observaciones cometarias. El codigo ha sido usado, entre otras muchas aplicaciones, en la caracterizacion del polvo del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, para el instrumento GIADA (Grain Impact and Dust Accumulator) de la mision Rosetta, el llamado ``Granada model'' (ver Fulle et al. 2010), y permite inferir, en funcion de la distancia heliocentrica, la tasa de produccion de polvo, las velocidades terminales de las particulas, la funcion de distribucion de tamanos y las propiedades de anisotropia de la emision. Desafortunadamente, al ser un problema con multiples parametros de entrada, la solucion no es unica, en el sentido de que podria encontrarse mas de un conjunto de parametros de entrada que generasen un mismo resultado. Ahora bien, si el numero de observaciones cometarias es lo suficientemente amplio, la degeneracion de las soluciones disminuye considerablemente. Por ello, en nuestros estudios, usamos el mayor numero de ellas, intentando cubrir la mayor parte del arco orbital. Los resultados obtenidos se muestran agrupados en distintos articulos, atendiendo a las diferentes familias cometarias. En primer lugar, el codigo ha sido usado para la caracterizacion de una muestra de once cometas de la Familia de Jupiter. Para dichos estudios, hemos usado generalmente observaciones realizadas en el Observatorio de Sierra Nevada con el telescopio de 1.52 m. Ademas, con objeto de aumentar la informacion disponible para cada cometa, hemos usado medidas del parametro Afrho realizadas por distintos miembros de la asociacion astronoma amateur Cometas-Obs. En este trabajo, ademas de la caracterizacion en terminos de polvo, hemos estudiado la historia dinamica de cada cometa, haciendo uso del integrador numerico hibrido implementado por Chambers 1999 en su codigo Mercury6. Los resultados de estos estudios se muestran en los articulos I, II y III, en donde, para cada cometa, se proporciona una detallada caracterizacion del polvo ambiental en funcion de la distancia heliocentrica y un analisis dinamico que cubre los ultimos 15 millones de anos, de donde deducimos cuales han sido las regiones mas visitadas y cuanto tiempo llevan formando parte de la Familia de Jupiter. El resultado global mas relevante que hemos encontrado es que existe una cierta relacion entre la cantidad de polvo emitido anualmente y la edad en la Familia de Jupiter, siendo los cometas mas activos los mas jovenes. Tambien han sido analizados los cometas del Cinturon Principal P/2012 T1 (PANSTARRS) y P/2013 P5 (PANSTARRS). Estos objetos forman parte de una familia cometaria que ha sido descubierta recientemente, en donde los objetos tienen tanto rasgos cometarios (cola de polvo) como caracteristicas asteroidales (parametros orbitales). De esta nueva poblacion apenas se conocen trece miembros, siendo el mayor interrogante el mecanismo que los activa. Los resultados se presentan en los articulos IV y V. En ellos determinamos como causas mas probables de activacion la sublimacion de hielos, en el caso de P/2012 T1, y la ruptura rotacional, en el caso de P/2013 P5. En el articulo VI, presentamos un amplio estudio llevado a cabo sobre el cometa de largo periodo C/2012 S1 (ISON), perteneciente a la Nube de Oort. Este trabajo ha sido realizado usando telescopios de diferentes observatorios (Observatorio de Sierra Nevada, Observatorio de Calar Alto y el Solar and Heliospheric Observatory) en diferentes epocas, y medidas de Afrho en funcion de la distancia heliocentrica llevadas a cabo por Cometas-Obs. Esto nos permitio tener informacion observacional desde su descubrimiento, a 6 Unidades Astronomicas aproximadamente, hasta su casi completa destruccion tras su paso por el perihelio. La evolucion de los parametros de polvo derivados de estas observaciones muestran un comportamiento altamente complejo, en donde cabe destacar la ruptura del nucleo y los fenomenos de vaporizacion y fragmentacion sufridos por las particulas, que dan como resultado la destruccion casi completa del cometa, quedando como producto final, tan solo, una nube de pequenas particulas. Se exponen tambien unas aportaciones aun no publicadas, aunque en proceso de finalizacion. Estos estudios estan dedicados a la caracterizacion de la evolucion de los parametros de polvo de los cometas 217P/Linear y P/2010 H2 (Vales), los cuales, en un momento determinado de su orbita, experimentaron una explosion de actividad. De esta forma, proponemos una caracterizacion completa antes, durante y despues del estallido, pudiendo asi cuantificar la cantidad de polvo emitida y el tiempo de recuperacion tras estos eventos. Finalmente, hacemos un breve resumen de los proyectos, que se encuentran en desarrollo, y que conforman nuestro trabajo futuro. En este sentido, y en relacion con los cometas de corto periodo, realizaremos una amplia campana observacional sobre el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko determinando en tiempo real la evolucion de parametros de polvo. Los resultados podran ser comparados directamente con los obtenidos por la mision espacial Rosetta, asi como con los presentados en los articulos I, II, y III. En el caso de los cometas del cinturon principal, continuaremos con el programa de ``Target of Opportunity'' en el OSN y la colaboracion IAA-IAC, con observaciones con el Gran Telescopio Canarias, para la rapida observacion de estos cuerpos cuando se activen. Sobre la familia de cometas de largo periodo, contamos con observaciones ya realizadas de una muestra de cometas, cuyos resultados podran ser comparados directamente con los obtenidos en el articulo VI, ademas de una colaboracion entre el IAA y el Complejo Astronomico el Leoncito (CASLEO) para monitorizar el fuerte acercamiento entre el cometa C/2013 A1 (Siding Spring) y Marte, que tendra lugar en Octubre de 2014. Referencias Chambers, J. E. 1999, MNRAS, 304, 793 Fulle, M. , Colangeli, L. , Agarwal, J., et al. 2010, A&A, 522, A63 Moreno, F. 2009, ApJS, 183, 33