Reversible nilpotent centers with cubic nonlinearities

Abstract A real analytic differential system having a center at the origin of coordinates after a linear change of variables and a rescaling of the time can be written in one of the following three forms: $${\dot{x}}=-y+ X_2(x,y), \ {\dot{y}}=x+Y_2(x,y),$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mover> <mml:mi>x</mml:mi> <mml:mo>˙</mml:mo> </mml:mover> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mi>y</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>X</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msub> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>x</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>y</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mspace/> <mml:mover> <mml:mi>y</mml:mi> <mml:mo>˙</mml:mo> </mml:mover> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mi>x</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>Y</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msub> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>x</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>y</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mrow> </mml:math> called a linear type center , $${\dot{x}}=y+ X_2(x,y), \ {\dot{y}}=Y_2(x,y)$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mover> <mml:mi>x</mml:mi> <mml:mo>˙</mml:mo> </mml:mover> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mi>y</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>X</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msub> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>x</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>y</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mspace/> <mml:mover> <mml:mi>y</mml:mi> <mml:mo>˙</mml:mo> </mml:mover> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>Y</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msub> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>x</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>y</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> called a nilpotent center , and $${\dot{x}}=X_2(x,y), \ {\dot{y}}=Y_2(x,y)$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mover> <mml:mi>x</mml:mi> <mml:mo>˙</mml:mo> </mml:mover> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>X</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msub> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>x</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>y</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mspace/> <mml:mover> <mml:mi>y</mml:mi> <mml:mo>˙</mml:mo> </mml:mover> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>Y</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msub> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>x</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>y</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> called a degenerate center , where $$X_2(x,y)$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>X</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msub> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>x</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>y</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> and $$Y_2(x,y)$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>Y</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msub> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>x</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>y</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> are real analytic functions without constant and linear terms, defined in a neighborhood of the origin. While there are many papers dedicated to study phase portraits of different classes of linear type centers, few papers studied the phase portraits of the nilpotent and degenerate centers. Here we classify the global phase portraits in the Poincaré disc of reversible nilpotent centers with cubic nonlinearities.