Obiecte rezonante cu Neptun

Multe obiecte au orbite în rezonanță cu cea a planetei Neptun (media mișcării de rezonanță). Mai explicit, perioada de revoluție a acestor corpuri este într-o relație simplă cu cea a lui Neptun: 1: 1, 1: 2, 2: 3, 3: 5 etc. În afară de troienii din Neptun (obiecte care rezonează 1: 1), celelalte obiecte sunt toate obiecte transneptuniene (OTN). OTN-urile care rezonează cu Neptun fac parte din populația principală a Centurii Kuiper sau a obiectelor împrăștiate mai îndepărtate.

Divizia

Diagrama ilustrează distribuția obiectelor transneptuniene cunoscute (până la 70 UA) în raport cu orbitele planetelor, precum și cu centaurii pentru referință. Obiectele rezonante sunt afișate în roșu. Rezonanțele cu Neptun sunt indicate prin linii verticale; 1: 1 marchează poziția orbitei lui Neptun (și a troienilor ), 2: 3 orbita lui Pluto și plutinos , 1: 2, 2: 5 etc. indică familiile mici.

Unii autori respectă denumirea 2: 3, în timp ce alții preferă 3: 2. Acest lucru ar putea fi confuz, dar OTN-urile, prin definiție, au perioade mai lungi decât Neptun. Afirmația „Pluto rezonează 2: 3 cu Neptun” poate fi, prin urmare, interpretată doar ca „Pluto parcurge două orbite în același timp în care Neptun parcurge trei” . În schimb, a spune că „Pluto este în rezonanță 3: 2 cu Neptun” trebuie atunci înțeles ca „perioada de revoluție a lui Pluto este de 3: 2 (1,5) ori mai mare decât cea a lui Neptun” .

Notă

Numim ordinea unei rezonanțe diferența dintre cele două numere care compun raportul ireductibil al rezonanței. Astfel, rezonanțele 1: 2 și 2: 3 sunt de ordinul 1, rezonanța 3: 5 este de ordinul 2 și rezonanța 5:12 este de ordinul 7. Cu cât este mai mare ordinul unei rezonanțe, cu atât mai puțin Neptun are o influență importantă asupra obiectelor situat pe această rezonanță. Astfel asistăm la următoarea contradicție, unele obiecte detașate ar putea avea o rezonanță slabă cu Neptun.

Origine

Studii analitice și numerice detaliate ale rezonanțelor cu Neptun au arătat că marginile sunt destul de înguste (adică obiectele trebuie să aibă exact o anumită valoare energetică). Dacă axa semi-majoră a acestor obiecte se află în afara acestor intervale, orbita devine haotică și elementele orbitale devin instabile.

Mai mult de 10% dintre OTN au o rezonanță 2: 3, care este departe de a fi aleatorie. Acum se crede că obiectele au fost colectate pe distanțe mai mari în timpul migrației lui Neptun.

Cu mult înainte de descoperirea primelor OTN, s-a sugerat că interacțiunea dintre planetele uriașe și un disc de particule mici ar face ca, prin transfer de moment , să migreze spre interior, în timp ce Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun, în special, ar migra spre exterior. În această perioadă relativ scurtă de timp, se spune că Neptun a prins obiecte prin orbite rezonante.

Populație cunoscută

Grupurile de rezonanță sunt enumerate aici în ordinea distanței crescânde față de Soare. În titluri, o desemnează axa semi-majoră și P perioada orbitală . Ca memento: 1 UA ( unitate astronomică ) = 149.597.870.700 m ~ 149,6 milioane de kilometri ~ 8,3 minute ușoare.

Obiecte rezonează 1: 1: troienii lui Neptun ( o ~ 30.1 UA; P ~ 165 de ani)

Obiecte rezonante 4: 5 ( a ~ 34,9 AU; P ~ 206 ani)

Obiecte rezonante 3: 4 ( a ~ 36,5 AU; P ~ 220 de ani)

Obiecte rezonante 2: 3: plutini ( a ~ 39,4 UA; P ~ 247 ani)

Ele sunt de departe cele mai numeroase. În 2015, 132 au fost numărați cu peste 120 de candidați.

(28978) Ixion
(38628) Huya și satelitul său S / 2012 (38628) 1
(84922) 2003 VS 2
(90482) Orcus și satelitul său Vanth
(134340) Pluto ( planeta pitică ) și alte obiecte ale sistemului plutonian ( Charon , Nix , Hydra , Styx și Kerbéros )
(208996) 2003 AZ 84 și posibilul său satelit

Obiecte rezonante 3: 5 ( a ~ 42,3 AU; P ~ 275 ani)

Obiecte în rezonanță 7:12 ( a ~ 43,0 UA; P ~ 283 ani)

(136108) Hauméa și sateliții săi Hiʻiaka și Namaka

Obiecte rezonante 4: 7 ( a ~ 43,7 UA; P ~ 289 ani)

Obiecte rezonante 5: 9 ( a ~ 44,5 AU; P ~ 297 ani)

Obiecte în rezonanță 6:11 ( a ~ 45,1 au; P ~ 302 ani)

2010 LQ 68

Obiecte rezonante 1: 2: twotinos ( a ~ 47,8 UA; P ~ 330 ani)

Au fost considerate adesea că definesc marginea exterioară a centurii Kuiper .

Unii twotinos:

Obiecte în rezonanță 10:21 ( a ~ 49,3 UA; P ~ 346 ani)

Obiecte în rezonanță 6:13 ( a ~ 50,4 UA; P ~ 358 ani)

2014 FF72

Obiecte rezonante 4: 9 ( a ~ 51,7 UA; P ~ 371 ani)

Obiecte rezonante 3: 7 ( a ~ 53,0 AU; P ~ 385 ani)

Obiecte în rezonanță 5:12 ( a ~ 54,0 UA; P ~ 395 ani)

Confirmări sunt încă necesare.

Obiecte rezonante 2: 5 ( a ~ 55,4 AU; P ~ 412 ani)

Obiecte rezonante 3: 8 ( a ~ 57,9 AU; P ~ 440 de ani)

(82075) 2000 YW 134 (85% probabilitate)

Obiecte rezonante 4:11 ( a ~ 59,8 AU; P ~ 460 ani)

(532037) 2013 FY 27

Obiecte rezonante 1: 3: threetinos ( a ~ 62,6 AU; P ~ 495 ani)

(136120) 2003 LG 7

Obiecte în rezonanță 5:16 ( a ~ 65,4 UA; P ~ 529 ani)

Obiecte rezonante 4:13 ( a ~ 66,0 AU; P ~ 536 ani)

2009 DJ 143

Obiecte rezonante 3:10 ( a ~ 67,2 AU; P ~ 549 ani)

(225088) Gonggong ( planeta pitică potențială , foarte probabilă)

Obiecte în rezonanță 5:17 ( a ~ 67,6 UA; P ~ 560 ani)

Obiecte rezonante 2: 7 ( a ~ 69,4 AU; P ~ 580 ani)

Obiecte rezonante 1: 4: fourtinos ( a ~ 75,8 UA ; P ~ 660 ani)

2003 LA 7

Obiecte în rezonanță 5:21 ( a ~ 79,3 UA; P ~ 705 ani)

2010 OG 179

Obiecte în rezonanță 8:35 ( a ~ 80,4 UA; P ~ 721 ani)

2015 VS 167

Obiecte rezonante 2: 9 ( a ~ 82,2 AU; P ~ 742 ani)

(523794) 2015 RR 245

Obiecte rezonante 1: 5 ( a ~ 90,0 AU; P ~ 820 ani)

2003 YQ 179 (de confirmat).

Obiecte rezonante 3:16 ( a ~ 91,9 AU; P ~ 881 ani)

Obiecte rezonante 1: 9 ( a ~ 164,4 AU; P ~ 1484 ani)

2015 KE172

Coincidențe sau rezonanță adevărată

Rezonanțe scăzute (adică ordine ridicată) pot exista și sunt dificil de dovedit din cauza lipsei actuale de precizie în orbitele acestor obiecte îndepărtate. Multe obiecte au perioade orbitale mai mari de 300 de ani și au fost observate doar pe un arc de observație scurt; Datorită distanței lor mari și a mișcării lente față de stelele de fundal, ar putea dura câteva decenii până când majoritatea acestor orbite îndepărtate vor fi determinate suficient de precis pentru a confirma rezonanța sau pentru a stabili că este o coincidență.

Simulările făcute de Emel'yanenko și Kiseleva în 2007 arată că (131696) 2001 XT 254 rezonează 7: 3 cu Neptun. Această situație ar putea fi stabilă de la 100 de milioane la câteva miliarde de ani.

Emel'yanenko și Kiseleva au mai arătat că (48639) 1995 TL 8 are mai puțin de 1% probabilitate de a fi în rezonanță 7: 3 cu Neptun, dar orbita sa este totuși aproape de rezonanță.

De cubewanos prin definiție , nu sunt legate, pentru că prea îndepărtat Neptun; cu toate acestea, unele dintre ele au o rezonanță slabă, de exemplu (79360) Sila .

Către o definiție

Definițiile precise ale claselor OTN nu sunt universal acceptate, limitele sunt adesea neclare și noțiunea de rezonanță nu este definită cu exactitate. Sondajul Ecliptică Aprofundat introduce clase dinamice definite pe baza integrării pe termen lung a orbitelor modelate de perturbațiile combinate ale celor patru planete gigantice.

În general, rezonanța este de forma:

{\ displaystyle p \ cdot \ lambda -q \ cdot \ lambda _ {\ rm {N}}}

unde p și q sunt numere întregi mici, λ și λ N sunt longitudinile medii ale obiectului și respectiv ale lui Neptun , dar pot reprezenta și longitudinea periheliului și longitudinile nodurilor (a se vedea rezonanța orbitală pentru exemple de bază)

Un obiect este rezonant dacă pentru unele numere întregi mici (denumite în continuare p , q , n , m , r și s ), argumentul (unghiul) definit mai jos este în librare '( adică legat )

{\ displaystyle \ phi = p \ cdot \ lambda -q \ cdot \ lambda _ {\ rm {N}} - m \ cdot \ varpi -n \ cdot {\ it {{\ Omega} -r \ cdot \ varpi _ {\ rm {N}} - s \ cdot \ Omega _ {\ rm {N}}}}}

unde sunt longitudinile periheliului și sunt longitudinile nodurilor ascendente, pentru Neptun (cu indicii „N”) și obiectul în rezonanță (fără indici). $\ varpi$ ${\ displaystyle {\ it {\ Omega}}}$

Termenul librație desemnează aici oscilația periodică a unghiului în jurul anumitor valori; se opune termenului de circulație unde unghiul poate lua toate valorile de la 0 la 360 de grade. De exemplu, în cazul lui Pluto, unghiul de rezonanță este de aproximativ 180 de grade cu o amplitudine de ordinul a 82 de grade, adică unghiul variază periodic de la 98 (180-82) la 262 (180 + 82) grade. $\ phi$

Toți plutinii descoperiți cu Deep Ecliptic Survey s- au dovedit a fi de acest tip

{\ displaystyle \ phi = 3 \ cdot \ lambda -2 \ cdot \ lambda _ {\ rm {N}} - \ varpi}

care este similar cu rezonanța medie a lui Pluto.

Mai general, această rezonanță 2: 3 este un exemplu de rezonanțe p :( p +1) (exemplu 1: 2, 2: 3, 3: 4 etc. ) care s-au dovedit a fi orbite stabile. Unghiul lor de rezonanță este:

{\ displaystyle \ phi = p \ cdot \ lambda -q \ cdot \ lambda _ {\ rm {N}} - (pq) \ cdot \ varpi}

În acest caz, putem înțelege importanța unghiului de rezonanță notând că, atunci când obiectul este la periheliu, adică când , atunci avem: $\ phi \,$ $\ lambda = \ varpi$

\ phi = q \ cdot (\ varpi - \ lambda _ {{{\ rm {N}}}})

Cu alte cuvinte, dați o măsură a distanței de la periheliul obiectului la Neptun. Obiectul este protejat de perturbări prin menținerea periheliului său departe de Neptun, cu condiția ca acesta să aibă un eliberare de un unghi foarte diferit de 0 ° $\ phi \,$ $\ phi \,$

Metoda de clasificare

Referințe

(în) J. Hahn, R. Malhotra, „Migrația lui Neptun într-o centură Kuiper agitată”, The Astronomical Journal , n o 130, noiembrie 2005, p. 2392-2414 . Text integral pe arXiv.
(în) Renu Malhotra, "Rezonanțele structurii spațiului de fază în apropierea Neptunului din centura Kuiper", The Astronomical Journal , vol. 111, p. 504 .
(în) EI Chiang, AB Jordan, "Pe Plutinos și Kuiper Belt Twotinos din" The Astronomical Journal , n o 124, 2002, p. 3430–3444 .
http://www.johnstonsarchive.net/astro/tnos.html
(în) VV Emel'yanenko EL Kiseleva, „Mișcarea rezonantă a obiectelor trans-Neptuniene în orbite cu excentricitate ridicată”, Astronomy Letters , vol. 34, n o 4, 2008, p. 271-279 . Bibcode: 2008AstL
(în) JL Elliot, SD Kern KB Clancy, AAS Gulbis, RL Millis, MW Buie, LH Wasserman, EI Chiang, AB Jordan, DE Trilling și Meech KJ, "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 , vol. 129, 2006, p. preimprimare.