¿Cuál es la diferencia entre las coordenadas de centro baricéntrico y de centro heliocéntrico?

Cuando se habla de cuerpos celestes que orbitan alrededor del sol con una órbita bastante circular o un pequeño afelio, los parámetros orbitales heliocéntricos son casi idénticos a los parámetros baricéntricos. Sin embargo, la mayoría de las órbitas similares a las de los cometas (altamente excéntricas con afelio muy grande, pero no hiperbólicas/parabólicas) tienen parámetros muy diferentes. Por ejemplo, según Wikipedia, el planeta menor 2017   METRO B 7 tiene un afelio heliocéntrico de ∼ 7000 − 9000  Australia , mientras que el afelio baricéntrico es sólo ∼ 1800  Australia . ¿Por qué está pasando esto?

nota rápida: esta es la última pregunta hecha antes de la graduación (el logotipo beta desapareció)
Es útil señalar que el mismo artículo menciona que el modelo baricéntrico se basa en el cambio a largo plazo del baricentro del sistema solar.
Este es un buen ejemplo de una mala página de wikipedia. Muchos enlaces rotos, mucha investigación personal basada en un malentendido / mal uso de elementos osculadores, está mal escrito; La lista sigue y sigue y sigue.
@DavidHammen ¿Tiene una posible explicación para la diferencia en el modelado baricéntrico y heliocéntrico?
El uso de algún tipo de elementos orbitales baricéntricos adecuados tiene sentido para los objetos que siempre orbitan bien fuera de la órbita de Netptune, lo que no hace 2017 MB7. El sistema del JPL Horizon utiliza elementos osculadores en lugar de elementos propios. Eso, combinado con el hecho de que calcular elementos osculadores a partir de coordenadas cartesianas baricéntricas para objetos muy por dentro de Neptuno es más o menos basura que entra, basura que sale. 2017 MB7 estaba dentro de la órbita de Júpiter en el momento del descubrimiento. El uso de elementos orbitales osculadores basados ​​en la posición baricéntrica y la velocidad da como resultado una basura para dicho objeto.
@David, JPL Horizons usa coeficientes de Chebyshev ajustados a una simulación de n cuerpos. ipnpr.jpl.nasa.gov/progress_report/42-196/196C.pdf
El artículo de Wikipedia no cita una fuente, y no me voy a molestar en hacer el cálculo. Pero una fuente probable de confusión es que los elementos orbitales kelperianos son solo aproximaciones. Se requiere una simulación de n cuerpos para tener en cuenta el hecho de que el Sol se mueve en relación con el baricentro.
@GregMiller Horizons calcula la posición y la velocidad a partir de esos coeficientes de Chebyshev y luego calcula los elementos osculadores a partir de la posición y la velocidad calculadas.

Respuestas (2)

Inspirado por esta excelente pregunta, encontré esta página que describe el problema con cierto detalle para lectores no especialistas. Si no estropeo la explicación, la razón de la diferencia es que cerca del perihelio, cuando el objeto tiene su energía cinética máxima, su energía potencial suele ser menor en relación con el baricentro del sistema solar que con el propio Sol. La diferencia suele ser suficiente para que las órbitas cerradas altamente excéntricas alrededor del baricentro parezcan hiperbólicas con respecto al Sol, por lo que la diferencia entre los afelios en coordenadas heliocéntricas y baricéntricas puede variar en cualquier cantidad.

Entonces, ¿qué sistema se usa típicamente antes y después del perihelio? Se dice que muchos cometas son hiperbólicos, pero tuvieron un largo período antes del perihelio.
@más rápido que la luz Tampoco. Las principales organizaciones de efemérides (JPL en los EE. UU., el Instituto de Astronomía Aplicada en Rusia y el IMCCE en Francia) calculan sus efemérides propagando la posición y la velocidad cartesianas baricéntricas. Los elementos orbitales no son todo lo que se supone que son.
@fasterthanlight: las perturbaciones planetarias cerca del perihelio cambiarán el afelio para la mayoría de los objetos altamente excéntricos, independientemente de las coordenadas utilizadas.

Si no hubiera planetas, el Sol permanecería en el baricentro y la órbita de un cuerpo pequeño sería una elipse kepleriana perfecta. Una trayectoria real es más complicada. Los elementos orbitales osculadores solo describen una elipse que se aproxima a ella para la época y el centro dados; son válidos por unos pocos meses, no por años. Con esa limitación en mente, puede usar elementos baricéntricos o heliocéntricos para hacer una predicción a corto plazo de su posición. Para una órbita larga y altamente excéntrica, los elementos para una época cercana al perihelio no son válidos cerca del afelio.

El bamboleo del Sol alrededor del baricentro afecta las velocidades de otros objetos en relación con el Sol, lo que genera fluctuaciones significativas en los elementos heliocéntricos cuando un objeto se mueve lentamente. Lejos del Sol, los elementos baricéntricos son más estables. Cerca del Sol, los elementos heliocéntricos pueden ajustarse mejor a la trayectoria real.

Aquí hay un gráfico del semieje osculador de MB7 de 2017 frente a la época según lo estimado por JPL HORIZONTES. El valor baricéntrico aumenta de ~1000 au antes de 2010 a ~1400 au después de 2025 debido a un impulso de Júpiter. Las fluctuaciones a corto plazo no indican necesariamente cambios reales en el afelio, solo diferentes parámetros para segmentos de elipse que se aproximan a la trayectoria del objeto.

Gráfico de eje semimayor osculador frente a época

¿Podría explicar las fluctuaciones sinusoidales (aproximadamente) en el modelo baricéntrico para el cuerpo antes y después del perihelio?
@fasterthanlight En la curva azul, 2017±2 años? Puede obtener una mejor idea de eso al recorrer el visor de órbita JPL .
Quise decir el modelo heliocéntrico, disculpe las molestias.
@fasterthanlight La suave oscilación de ~12 años de la curva naranja fuera de 2015-2019 se debe al efecto de Júpiter sobre el Sol.
¿Cuál es la diferencia entre las coordenadas de centro baricéntrico y de centro heliocéntrico?
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