¿Cuál es la densidad (de partículas) del cinturón de asteroides?

Solo quiero agregar que se dedica mucho trabajo a las predicciones de abundancia, para objetos, incluidos aquellos que no hemos detectado hasta ahora. Existe cierta similitud con los exoplanetas, donde sabemos que un método tiene un sesgo de detección. Si puede cuantificar perfectamente el sesgo de detección, puede obtener la abundancia total para diferentes tamaños.

Una fuente da una muy buena idea. Muchas referencias emplean la relación D^-2.3, pero puede ocurrir como D^-1.3 como métrica acumulativa. Es interesante que se haya encontrado que los tamaños más pequeños siguen un patrón diferente. Dudo mucho que este patrón continúe hasta tamaños extremadamente pequeños, por debajo de D=0,1 km. Como afirmación matemática, la integración a cero diverge.

Construí algunos números para los coeficientes de las relaciones anteriores con cálculos simples de Excel. Para darle una idea de cómo cambia el conteo con el tamaño, tomé dos regiones del pdf anterior. La región de 6 km a 1000 km contiene del orden de 90.000 objetos. Pero también te interesan los cuerpos pequeños, así que también integré la relación D^-4 de 0,1 km a 6 km. Eso da unos 15.000.000.000 de objetos (15 mil millones).

Si redujera el límite inferior de 0,1 km a algo más pequeño, el recuento sería aún mayor (probablemente por órdenes de magnitud). Pero no tenemos idea de qué relación debe mantener allí. ¿Notas que las barras de error crecen a medida que te haces más pequeño? No tenemos una buena idea de cuál debería ser la prevalencia de cuerpos pequeños y microscópicos. Vaya lo suficientemente pequeño y estará en tamaños moleculares, por lo que podría obtener una medida de la densidad de partículas en el sistema solar. Pero en ese punto, lo impulsan factores completamente diferentes (como el escape atmosférico y el viento solar), a diferencia de la acumulación gravitacional y la ruptura de cuerpos, que es lo que consideramos asteroides. Podemos poner algunos límites a los números, porque aparentemente las sondas espaciales no fueron aplastadas por micrometeoritos. Los estudios de regolito también podrían dar alguna indicación.

Para obtener la densidad de partículas, tome el número que desee para el número de objetos y divídalo por alguna métrica aproximada del volumen que define el cinturón de asteroides. La incertidumbre de eso probablemente será menor que el conteo en sí, por lo que no me preocuparía demasiado por la precisión.

Esta respuesta y pregunta sobre física cubren un tema similar, lo vincularé aquí y citaré en bloque las partes más relevantes.

Lo más probable es que la parte más notable de esta respuesta sea:

Los asteroides no están distribuidos uniformemente en el cinturón de asteroides, pero podría aproximarse a estar espaciados uniformemente en una región de 2,2 AU (1 AU son 93 millones de millas, o la distancia promedio entre la Tierra y el Sol) a 3,2 AU del Sol y extendiéndose 0,5 AU por encima y por debajo de la eclíptica (el plano de la órbita de la Tierra, que es una referencia conveniente para el sistema solar). Eso produce un volumen de aproximadamente 16 UA cúbicas, o alrededor de 13 billones de billones de millas cúbicas. (Nota: ¡el espacio es grande!)

¡Así que puedes ver que hay una gran brecha en los asteroides, más grande que la distancia entre la tierra y el sol por al menos el doble!

Como se menciona en la respuesta sobre física, actualmente hay una misión de la NASA en marcha para aventurarse en el cinturón de asteroides para verlo con más detalle, la información relevante para esta misión se puede encontrar en:

http://dawn.jpl.nasa.gov/mission/

Para conectar los números dados en un cálculo simple: el cinturón de asteroides tiene un volumen de 4,35E25 km ^ 3. Si asumimos por un momento que los asteroides están espaciados uniformemente, y hay 15 mil millones de asteroides (estimación dada arriba para tamaños de 0,1 km+), llegamos a una distancia de aproximadamente 180 km de asteroide a asteroide. 3 órdenes de magnitud en el número de asteroides nos dan un orden de magnitud en la distancia: si solo hubiera 15 millones de asteroides, tendríamos una distancia media de 1800 km.
En realidad, unos cientos de kilómetros entre cada objeto >100m no parece mucho.

Aparte de los puntos donde se encuentra un asteroide real, la densidad es muy baja.

"Contrariamente a las imágenes populares, el cinturón de asteroides está casi vacío. Los asteroides están repartidos en un volumen tan grande que sería improbable alcanzar un asteroide sin apuntar con cuidado". ( fuente )

Además, la distribución de los asteroides no es uniforme, por lo que la densidad media podría no ser muy característica.