Obiect transneptunian rezonant

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Obiecte cis și trans-neptuniene

Planetele pitice transneptuniene sunt clasificate ca plutoide

În astronomie , un obiect trans-Neptunian rezonant este un obiect trans- Neptunian (TNO) în rezonanță orbitală cu Neptun . Perioadele orbitale ale obiectelor rezonante pot fi exprimate în fracții de numere întregi mici comparativ cu cea a lui Neptun (de exemplu 1: 2, 2: 3). Obiectele transneptuniene rezonante pot face parte atât din centura principală Kuiper, cât și din discul difuz mai îndepărtat.

Distribuție

Distribuția obiectelor transneptuniene. Orbitele rezonante sunt de culoare roșie.

Diagrama din lateral ilustrează distribuția obiectelor trans-neptuniene cunoscute până în prezent (până la 70 UA), în comparație cu orbitele planetelor și Centaurilor . Obiectele rezonante sunt reprezentate în roșu, în timp ce orbitele rezonante sunt indicate cu o bară verticală: 1: 1 corespunde orbitei lui Neptun și a asteroizilor săi troieni , 2: 3 orbitei lui Pluton și Plutinos , 1: 2, 2: 5 etc. către alte familii de obiecte.

Denumirile 2: 3 sau 3: 2 sunt echivalente, deoarece obiectele trans-neptuniene au întotdeauna o perioadă de revoluție mai lungă decât cea a lui Neptun. De exemplu, Pluto are rezonanță 2: 3, deoarece completează 2 orbite pentru fiecare 3 orbite ale lui Neptun.

Origine

Studii analitice și numerice precise [1] [2] ale acestor obiecte au arătat că sunt destul de „ apropiate ”, adică trebuie să aibă un interval de energie relativ restrâns pentru a avea orbite stabile; dacă axa semi-majoră a orbitei lor se află în afara acestui interval, mișcarea lor devine haotică.

Când au fost descoperite TNO-urile, o bună parte a acestora (mai mult de 10%) erau în rezonanță 2: 3, departe de o simplă aleatorie în distribuție. În zilele noastre se crede că aceste corpuri cerești au fost „colectate” de la distanțe mai mari datorită rezonanțelor create de migrația lui Neptun, la originea sistemului solar [3] . De fapt, chiar înainte de descoperirea primului TNO, s-a crezut că interacțiunile dintre planetele uriașe și discul de acumulare din tânărul Soare, datorită transferului impulsului unghiular , au făcut ca Jupiter să migreze către interiorul sistemului, în timp ce Saturn, Uranus și Neptun spre exterior. În intervalul de timp (relativ) scurt al acestei migrații planetare, Neptun a prins obiecte care inițial aveau orbitele cele mai disparate în orbitele rezonante [4] .

Populații cunoscute

Rezonanță 2: 3 („Plutini”, perioadă de revoluție: ~ 250 de ani)

Mișcarea de 90482 Orcus într-un sistem de referință rotativ având o perioadă de rotație egală cu perioada orbitală a lui Neptun (care, prin urmare, este staționară în acest sistem de referință).
Pluto și lunile sale (sus) au comparat dimensiunea, albedo-ul și culoarea cu 90482 Orcus și 28978 Ixion .

Rezonanța 2: 3, la aproximativ 39,4 UA, este de departe categoria dominantă a TNO-urilor, cu 92 de obiecte confirmate și 104 alți membri posibili [5] . Obiectele care urmează această orbită se numesc plutinos , de la Pluto , primul corp ceresc descoperit având această caracteristică. Familia plutiniului include, printre altele [6] :

Rezonanță 3: 5 (perioada de revoluție: ~ 275 de ani)

În prezent, include (2012) o populație de aproximativ 10 obiecte, la o distanță de 42,3 UA, printre care se află [6] :

Rezonanță 4: 7 (perioada de revoluție: ~ 290 de ani)

Este o altă populație importantă (20 de obiecte identificate în 2008), care orbitează la o distanță de Soare de 43,7 UA, împreună cu alte corpuri cerești ( Cubewans ). În general, sunt de dimensiuni mici, cu o magnitudine absolută mai mare de 6 și cu orbite apropiate de ecliptică . Printre aceste obiecte găsim [6] :

  • (469306) 1999 CD158 ( cel mai mare )
  • (119956) 2002 PA149
  • (160147) 2001 KN76
  • (119067) 2001 KP76
  • (119066) 2001 KJ76
  • (135024) 2001 KO76
  • (119070) 2001 KP77
  • (135742) 2002 PB171
  • (118378) 1999 HT11
  • (134568) 1999 RH215
  • (118698) 2000 OY51

Rezonanță 1: 2 ("Twotini", perioadă de revoluție: ~ 330 de ani)

Această orbită rezonantă, situată la 47,8 UA de Soare, este adesea considerată a fi limita exterioară a centurii Kuiper , iar corpurile cerești care o locuiesc se numesc Twotini . Au orbite înclinate spre ecliptica de aproximativ 15 grade, cu o excentricitate moderată (între 0,1 și 0,3 [7] ). Se pare că un număr încă necunoscut de gemeni nu provine din discul planetesimal primordial, în momentul migrației lui Neptun [8] .

Corpurile cerești din această zonă sunt 14 (începând cu 2008), cu mult mai puține decât plutinii. S-a demonstrat, grație simulărilor pe computer pe termen lung, că rezonanța 1: 2 este mai puțin stabilă decât cea 2: 3: doar 15% din obiectele din prima categorie au supraviețuit după 4 miliarde de ani, spre deosebire de plutinos, de care au rămas 28% [7] . În consecință, se poate ipoteza că doi și plutini au fost inițial prezenți în număr egal și că mai târziu cele două populații s-au diferențiat datorită stabilității diferite a celor două orbite [7] .

Twotini cu orbite suficient de cunoscute sunt (în ordinea magnitudinii absolute [6] ):

TNO-uri rezonante (în roșu).

Rezonanță 2: 5 (perioada de revoluție: ~ 410 ani)

Obiectele cu orbite suficient cunoscute (la 55,4 UA) sunt: [6] :

În total, 11 obiecte cu rezonanță 2: 5 au fost clasificate începând cu 2008.

Alte rezonanțe

Rezonanța 12: 7 a lui Haumea într-un cadru de referință rotativ. Culorile roșii și verzi ale orbitei indică când traversează planul ecliptic.

Au fost găsite alte rezonanțe pentru un număr de corpuri cerești [6] , inclusiv:

Unele obiecte la distanțe mari au o rezonanță simplă [6] :

Alte rezonanțe nedovedite (ar putea fi simple coincidențe) sunt:

Troienii din Neptun

Unele obiecte au fost descoperite pe orbite cu o axă semi-majoră similară cu cea a orbitei lui Neptun și poziționate în apropierea punctului lagrangian L4 al sistemului Soare-Neptun. Aceste corpuri, numite troienii lui Neptun în analogie cu asteroizii troieni , sunt în rezonanță 1: 1 cu planeta; din mai 2019, se cunosc 20 [18] :

Până în prezent au fost identificate alte trei obiecte în punctul lagrangian L5 [18] :

În cele din urmă, clasificarea KV 18 din 2004 rămâne îndoielnică, considerată inițial un troian care orbitează în punctul L5 al lui Neptun, dar care, conform unor studii, datorită excentricității sale ridicate, și-ar putea modifica orbita pe scări de timp relativ scurte, de ordinul 100.000 de ani [19] .

Coincidență și rezonanță adevărată

O rezonanță slabă este foarte dificil de verificat, din cauza inexactităților în cunoașterea orbitei obiectelor cerești atât de departe. Multe TNO au o perioadă orbitală mai mare de 300 de ani și au fost doar subiectul unor scurte observații. Prin urmare, datorită distanței lor și a mișcării lente față de stele, este nevoie de decenii pentru a determina corect orbita lor și a stabili dacă există sau nu o rezonanță.

Simulările făcute de Emel'yanenko și Kiseleva din 2007 arată de exemplu că (131696) 2001 XT254 „oscilează” în jurul rezonanței 7: 3 cu Neptun [20] . Această fluctuație poate fi stabilă pentru o perioadă cuprinsă între 100 de milioane și un miliard de ani [20] .

Oscilația 2001 XT 254 în jurul valorii de rezonanță 7: 3 (2.333) cu Neptun.

Emel'yanenko și Kiseleva au demonstrat, de asemenea, că (48639) 1995 TL8 are mai puțin de 1% șanse să fie în rezonanță 7: 3, dar orbitează totuși aproape de această zonă [20] .

Orbita TL 8 din 1995 nu corespunde rezonanței 7: 3 (2.333).

Către o definiție formală

Familia TNO nu are o definiție universal acceptată, deoarece limitele acestei clase sunt adesea neclare și chiar conceptul de „rezonanță” nu este explicat cu exactitate. Deep Ecliptic Survey a introdus o clasă „dinamică”, bazată pe predicții pe termen lung ale orbitelor combinate cu perturbațiile celor patru planete uriașe.

În general, s-a observat că mișcarea medie a unui obiect rezonant nu depinde doar de perioada orbitală, conform formulei:

(unde p și q sunt numere întregi și λ și respectiv λ N longitudinea medie a obiectului și a lui Neptun), dar și din longitudinea periheliului și a axelor nodale .

Prin urmare, un obiect este rezonant (capitalul R indică definiția formală a clasei) dacă pentru numerele întregi p, q, n, m, r, s argumentul (unghiul) definit mai jos oscilează în jurul valorii definite [21] :

unde este Și sunt longitutinele periheliului obiectului și ale lui Neptun, în timp ce Și sunt longitudinile axelor lor nodale.

De exemplu, unghiul lui Pluto oscilează în jurul valorii de 180 ° cu o amplitudine de aproximativ 82 °, adică variază periodic între 98 ° și 262 °. Toți plutinii descoperiți de Deep Ecliptic Survey au un unghi egal cu:

similar cu cel al lui Pluto. Mai general, rezonanța 2: 3 este un exemplu de rezonanță p: (p + 1) (1: 2, 2: 3, 3: 4 etc.) care s-a dovedit a duce la orbite stabile [3] . Unghiul lor este:

Importanța unghiului poate fi înțeles notând că, atunci când obiectul este la periheliu ( ) avem asta

adică dă distanța dintre Neptun și periheliul obiectului [3] . Acesta din urmă este protejat de perturbațiile gravitaționale ale planetei dacă menține un periheliu departe de Neptun, adică un departe de 0 °.

Metode de clasificare

Deoarece parametrii orbitali ai TNO sunt cunoscuți cu o precizie limitată, această incertitudine poate duce la fals pozitivi . O abordare recentă [22] ia în considerare nu numai orbita care se apropie cel mai bine de mișcarea obiectului, ci și alte două orbite care corespund marjelor de incertitudine ale datelor de observare. Aceste trei orbite sunt apoi integrate în timp, prin metode numerice, pe o perioadă de peste 10 milioane de ani. Dacă toate cele trei rămân rezonante (adică unghiul lor de rezonanță este oscilant, a se vedea paragraful anterior), corpul este clasificat ca definitiv rezonant [22] ; dacă numai două orbite sunt rezonante, aceasta este clasificată ca rezonantă probabilă , în timp ce dacă o singură orbită este rezonantă, vor fi necesare noi observații pentru a spori cunoașterea mișcării obiectului [22] .

Cele două valori extreme ale axei semi-majore de orbită utilizate pentru această metodă sunt determinate să corespundă incertitudinilor din date pentru până la trei abateri standard . Această gamă de valori pentru semi-axă ar trebui, sub anumite ipoteze, să reducă probabilitatea ca orbita să depășească acest interval la mai puțin de 0,3%. Această metodă este aplicabilă obiectelor ale căror observații privesc cel puțin 3 opoziții [22] .

Notă

  1. ^ Malhotra, Renu Structura spațială de fază în apropierea rezonanțelor Neptun din centura Kuiper . Astronomical Journal v.111, p.504 preimprimare
  2. ^ EI Chiang și AB Jordan, On the Plutinos and Twotinos of the Kuiper Belt , The Astronomical Journal, 124 (2002), pp. 3430-3444. (html)
  3. ^ a b c Renu Malhotra, Originea orbitei lui Pluto: Implicații pentru sistemul solar dincolo de Neptun , Jurnalul Astronomic, 110 (1995), p. 420 Preimprimare .
  4. ^ Malhotra, R.; Duncan, MJ; Levison, dinamica HF a centurii Kuiper . Protostars and Planets IV, University of Arizona Press, p. 1231 preimprimare
  5. ^ Obiecte trans-neptuniene
  6. ^ a b c d e f g Lista orbitelor clasificate de MPC octombrie 2008
  7. ^ a b c M. Tiscareno, R. Malhotra, Chaotic Diffusion of Resonant Kuiper Belt Objects ( PDF ), vol. 194, aprilie 2008.
  8. ^ Lykawka, Patryk Sofia & Mukai, Tadashi, Clasificarea dinamică a obiectelor trans-neptuniene: Probarea originii, evoluției și interacțiunii lor , în Icarus , vol. 189, nr. 1, iulie 2007, pp. 213-232, DOI : 10.1016 / j.icarus.2007.01.001 .
  9. ^ Marc W. Buie , Orbit Fit and Astrometric record for 02GD32 , on boulder.swri.edu , SwRI (Space Science Department), 11 aprilie 2005. Accesat la 5 februarie 2009 (arhivat din original la 8 iulie 2012) .
  10. ^ Marc W. Buie , Orbit Fit and Astrometric record for 182397 , on boulder.swri.edu , SwRI (Space Science Department), 9 noiembrie 2007. Accesat la 29 ianuarie 2009 .
  11. ^ Marc W. Buie , Orbit Fit and Astrometric record for 119878 , on boulder.swri.edu , SwRI (Space Science Department), 6 decembrie 2005. Accesat la 29 ianuarie 2009 .
  12. ^ Marc W. Buie , Orbit Fit and Astrometric record for 82075 , on boulder.swri.edu , SwRI (Space Science Department), 16 aprilie 2004. Accesat pe 29 ianuarie 2009 .
  13. ^ MPEC 2008-K28: 2006 HX122 , minorplanetcenter.net , Minor Planet Center, 23 mai 2008. Accesat la 21 decembrie 2014 .
  14. ^ Marc W. Buie , Orbit Fit and Astrometric record for 03LA7 , su boulder.swri.edu , SwRI (Space Science Department), 21 aprilie 2007 folosind 13 din 14 observații. Adus pe 29 ianuarie 2009 .
  15. ^ Marc W. Buie , Orbit Fit and Astrometric record for 03YQ179 , on boulder.swri.edu , SwRI (Space Science Department), 3 martie 2008. Accesat la 29 ianuarie 2009 .
  16. ^ D. Ragozzine; ME Brown, membrii candidați și estimarea vârstei familiei obiectului centurii Kuiper 2003 EL 61 , în The Astronomical Journal , vol. 134, nr. 6, 4 septembrie 2007, pp. 2160-2167, DOI : 10.1086 / 522334 . Adus 19-09-2008 .
  17. ^ a b Tony Dunn, Posibile rezonanțe ale lui Eris (2003 UB 313 ) și Makemake (2005 FY 9 ) , la orbitsimulator.com , Gravity Simulator. Adus pe 29 ianuarie 2009 .
  18. ^ a b Lista troienilor lui Neptun , pe minorplanetcenter.org , Minor Planet Center. Adus la 15 iulie 2019 .
  19. ^ (EN) Pu Guan, Li-Yong Zhou și Jian Li, Trojan (L5) Neptun: 2004 KV18 și 2008 LC18 (PDF), pentru Cercetare în astronomie și astrofizică, vol. 12, nr. 11, noiembrie 2012, pp. 1549–1562, DOI : 10.1088 / 1674-4527 / 12/11/009 . Adus la 15 iulie 2019 .
  20. ^ a b c V. V Emel'yanenko, Kiseleva, EL, Mișcarea rezonantă a obiectelor trans-Neptuniene în orbite de mare excentricitate , în Astronomy Letters , vol. 34, 2008, pp. 271–279, DOI : 10.1007 / s11443-008-4007-9 . Adus la 30 ianuarie 2009 .
  21. ^ JL Elliot, SD Kern, KB Clancy, AAS Gulbis, RL Millis, MW Buie, LH Wasserman, EI Chiang, AB Jordan, DE Trilling și KJ Meech The Deep Ecliptic Survey: A Search for Kuiper Belt Objects and Centaurs. II. Clasificare dinamică, planul centurii Kuiper și populația de bază. The Astronomical Journal, 129 (2006), pp. preprint Arhivat 23 august 2006 la Internet Archive .
  22. ^ a b c d B. Gladman , B. Marsden , C. VanLaerhoven, Nomenclatura în sistemul solar exterior , în The Solar System Beyond Neptune, ISBN 978-0-8165-2755-7 , 2008.

Surse

Astronomie Portalul astronomiei : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de astronomie și astrofizică