¿Cómo puede la resonancia orbital tener a veces un efecto estabilizador, mientras que otras veces tiene un efecto desestabilizador?

Acabo de empezar a aprender sobre la resonancia orbital. Entiendo cómo los cuerpos en resonancia orbital se alinearán de acuerdo con el número de relación orbital, y habrá un aumento de los efectos gravitacionales al alinearse.

Sin embargo, no entiendo cómo la resonancia a menudo puede tener un efecto estabilizador, mientras que otras veces es desestabilizador. Por ejemplo, en el sistema Io-Europa-Ganymede, la resonancia 4:2:1 tiene un efecto estabilizador. Pero también, leí que las perturbaciones gravitacionales cuando las lunas se alinean hacen que tengan órbitas elípticas, entonces, ¿es realmente un efecto estabilizador? Hay otros ejemplos en los que la resonancia orbital impide por completo la estabilidad, como en los huecos de Kirkwood del cinturón de asteroides.

Entonces, mi pregunta es, ¿cómo se forman las resonancias orbitales en primer lugar y qué determina si son estables o inestables? Gracias.

hay un estudio "estabilidad de lyapunov" univie.ac.at/adg/Teaching/ArchitekturvonPlanetensystemen/…
¡Gran pregunta!
Gracias por el enlace Adrian, es una lectura útil.
Me gustaría añadir otro punto también. Los espacios de Kirkwood son regiones donde hay una resonancia orbital con Júpiter, lo que crea perturbaciones gravitacionales regulares que desestabilizan cualquier cuerpo en esta región. Esto es comprensible, pero si considera las familias de asteroides Hilda y Trojan, estos también están en resonancia con Júpiter, entonces, ¿no se desestabilizarían también? Sin embargo, también es importante considerar que estas familias se encuentran en los puntos de Lagrange de Júpiter... ¿así que quizás eso lo explique?
Aliasing, siendo la gravedad la señal: en.wikipedia.org/wiki/Aliasing
Juraría que hice esta pregunta una vez antes, pero no puedo encontrarla. No soy un experto, así que solo estoy comentando, pero creo que hay un efecto desestabilizador cuando las resonancias están demasiado juntas.
Los asteroides troyanos de @Matthew Jupiter están anidados dentro de los valles gravitacionales en los puntos (regiones) de Lagrange L4 y L5. La masa de Júpiter explica por qué hay tantos. Ese es un caso específico de resonancia que se entiende bien y puede ser muy estable. El Triángulo Hilda de Júpiter, aunque más complicado, también parece estar sincronizado con los grandes valles gravitacionales L4 y L5 de Júpiter. Puede ser que la mayoría de los casos de resonancia sean inestables con L4 y L5 creando excepciones, aunque Plutón parece estable para Neptuno y no sé si Plutón pasa cerca de los puntos L4 y L5 de Neptuno.

Respuestas (1)

Según tengo entendido, para que una resonancia orbital sea estable, debe haber al menos tres circunstancias presentes:

  1. Las fuerzas sobre los cuerpos en resonancia tienen que cancelarse con el tiempo,
  2. Las fuerzas momentáneas no deberían ser tan altas que las órbitas cambien significativamente,
  3. después de una perturbación, los cuerpos deberían volver a entrar en resonancia.

Por ejemplo, los troyanos están en resonancia 1:1 alrededor de los puntos de Lagrange de Júpiter, y las lunas galileanas de Júpiter están en resonancia 4:2:1. Una resonancia 2:1 no sería estable por sí sola porque las fuerzas gravitatorias siempre se aplicarían en el mismo punto, pero las perturbaciones son canceladas por la tercera luna, y la luna exterior e interior están en una resonancia estable 4:1. .

En general, una resonancia puede ser estable, si los encuentros de los objetos se distribuyen por igual, por lo que las líneas imaginarias entre estos puntos tienen simetría puntual/una forma regular (por ejemplo, una línea recta a través de las órbitas (3:1; 3:2) , un triángulo equilátero (4:1; 4:3), un cuadrado (5:1; 5:2), un pentágono o pentagrama, etc.) Pero, cuanto más se acercan las órbitas, más inestables se vuelven , porque la desviación aumenta, por lo que esas resonancias solo funcionan si los cuerpos no son demasiado masivos. Las resonancias 2:1 también pueden ser relativamente estables, pero sin ninguna otra resonancia que lo impida, la excentricidad aumentará con el tiempo y uno de los cuerpos puede ser expulsado. Sin embargo, las resonancias orbitales solo son estables en determinadas circunstancias, ya que si la excentricidad y/o la inclinación son demasiado altas, las fuerzas no se compensan entre sí lo suficiente.

¿Cómo puede la resonancia orbital tener a veces un efecto estabilizador, mientras que otras veces tiene un efecto desestabilizador?
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