Explicación de la estabilidad e inestabilidad de la resonancia.

La resonancia orbital de Mercurio y Spin es bastante sencilla. Los planetas y las lunas son gravitacionalmente grumosos y los cuerpos grandes son algo fluidos, incluso cuerpos rocosos. Ambos aspectos son propensos a las fuerzas de marea y eso puede conducir a una resonancia orbital de espín si las fuerzas de marea son lo suficientemente fuertes. La órbita excéntrica algo alta de Mercurio se equilibra con una resonancia orbital de espín de 3:2.

La resonancia en el sistema orbital de 3 cuerpos es mucho más complicada y las matemáticas están por encima de mi nivel de pago. Una respuesta adecuada a esta pregunta tendría muchas matemáticas donde la estabilidad orbital se puede medir durante largos períodos de tiempo y miles de órbitas. Probablemente se pierda algo de precisión en una explicación intuitiva.

La respuesta estándar de 2 párrafos sobre las brechas de Kirkwood es que, si el objeto de Kirkwood está en resonancia con Júpiter, entonces Júpiter le da un tirón cada vez que pasa más cerca del planeta y esos tirones con el tiempo desestabilizan el 2: 1, 5: 2, 7:3, 3:1 y resonancias orbitales 4:1 menos pobladas.

Vea este resumen .

Las brechas de Kirkwood son regiones en el cinturón principal de asteroides que han sido limpiadas de asteroides por los efectos perturbadores de Júpiter, llamado así por Daniel Kirkwood, quien los descubrió. Los espacios de Kirkwood se deben a resonancias con el período orbital de Júpiter. Por ejemplo, un asteroide con un eje semimayor de 3,3 UA hace dos vueltas alrededor del Sol en el tiempo que tarda Júpiter en hacer una y, por lo tanto, se dice que está en una órbita de resonancia 2:1 con Júpiter. Una vez cada dos órbitas, Júpiter y dicho asteroide estarían en las mismas posiciones relativas, de modo que el asteroide experimentaría una fuerza en una dirección fija. Las aplicaciones repetidas de esta fuerza eventualmente cambiarían los semiejes principales de los asteroides en tales órbitas, creando brechas a esa distancia. Los espacios se producen en resonancias 4:1, 7:2, 3:1, 5:2, 7:3 y 2:1

Esta es solo una respuesta parcial a su pregunta, porque 3: 2 ( Hildas ) y el mucho menos poblado 4: 3 ( Thules ) se acumulan alrededor de la resonancia, no se alejan de ella, y como notó, Plutón y otros Los objetos transneptunianos resonantes (TNO) o Plutionos también se acumulan alrededor de la resonancia. También reciben pequeños tirones del planeta en cada órbita, pero esos tirones tienden a mantenerlos alrededor de la resonancia en lugar de alejarlos de ella.

Como una barra lateral quizás obvia, los objetos resonantes, mientras orbitan alrededor del sol, necesitan ser "guiados", por así decirlo, por un solo planeta. Es por eso que hay relativamente pocos objetos resonantes entre los gigantes gaseosos, y la gran, gran mayoría de ellos están entre Marte y Júpiter, porque Marte es lo suficientemente pequeño como para no tener mucha influencia gravitatoria, o fuera de Neptuno, porque no hay grandes cuerpos planetarios. en la vecindad fuera de Neptuno. Es por eso que Kirkwoods, Hildas y Resonant TNO dominan los objetos de resonancia orbital conocidos.

Cis-Joviano , por dentro de la órbita de Júpiter o Transneptuniano, por fuera de Neptuno. Con el tiempo, podríamos descubrir el Planeta Nueve y podría tener una colección de objetos Trans y Cis-Ninian resonantes, pero eso está por verse, y solo lo menciono porque quería decir la palabra Cis-Ninian. Obviamente, eso no se mantendrá si / cuando se encuentre el planeta y se le dé un nombre oficial, pero por ahora, hay objetos teóricos resonantes Trans y Cis-Ninian. De hecho, es esa resonancia teórica la que lleva a la hipótesis de que el Planeta Nueve estaba ahí afuera y dio una pista de dónde buscar.

Entonces . . . carne de la respuesta :

Los 3/2 Hilda de Júpiter, en su mayor parte, tienen sus afelios que pasan cerca de uno de los puntos de Lagrange de Júpiter, L3, L4 o L5. Por eso las Hilda forman una especie de triángulo. No orbitan en un triángulo, orbitan en elipses ligeramente perturbadas, pero juntos forman un triángulo porque hay 3 categorías principales de Hildas, aquellos con afelios en L3, L4 y L5 de Júpiter.

Esto se explica con más detalle aquí, en Dinámica

Los Hildas en conjunto constituyen una figura triangular dinámica con lados ligeramente convexos y vértices recortados en los puntos de libración triangular de Júpiter: el "Triángulo de Hildas". 2 La "corriente asteroidal" dentro de los lados del triángulo tiene aproximadamente 1 UA de ancho, y en los vértices este valor es 20-40% mayor. La figura 1 muestra las posiciones de Hildas (negro) contra un fondo de todos los asteroides conocidos (gris) hasta la órbita de Júpiter el 1 de enero de 2005. 7

Cada uno de los objetos Hilda se mueve a lo largo de su propia órbita elíptica. Sin embargo, en cualquier momento las Hildas juntas constituyen esta configuración triangular, y todas las órbitas juntas forman un anillo predecible. La figura 2 ilustra esto con las posiciones de Hildas (negro) contra un fondo de sus órbitas (gris). Para la mayoría de estos asteroides, su posición en órbita puede ser arbitraria, a excepción de las partes externas de los vértices (los objetos cercanos al afelio) y la mitad de los lados (los objetos cercanos al perihelio). El Triángulo de Hildas ha demostrado ser dinámicamente estable durante un largo período de tiempo.

Esta resonancia donde el Afelio está a unos 60 grados o 180 grados de distancia de Júpiter evita que los objetos Hilda se acerquen demasiado a Júpiter, lo que ayuda a su estabilidad a largo plazo. Demasiado cerca para un objeto resonante es generalmente malo.

Plutón, puede tener un patrón resonante similar con Neptuno (nota, necesito verificar mis fuentes, leí mal la respuesta vinculada) - intentaré hacer un seguimiento. algunos detalles en la respuesta aceptada a esta pregunta .

Los objetos de Kirkwood están en su mayoría demasiado cerca del sol para estar atados gravitacionalmente a uno de los 3 puntos de Troya. Pasar cerca de la órbita de Júpiter haría imposible una resonancia 2:1. Como resultado, no hay un área estable para que se asienten, y Júpiter los empuja lejos de la resonancia, a diferencia de los Hilda resonantes 3: 2 que orbitan a través de una de las regiones de Troya. Eso es lo mejor que puedo resolver esto al menos.

No estoy seguro de haberlo explicado tan bien como debería, pero esa es la esencia, tal como lo entiendo. Los requisitos para la resonancia son muy específicos y los objetos de Kirkwood no tienen una zona estable alrededor de la cual reunirse, por lo que los tirones periódicos de Júpiter los guían entre las resonancias en lugar de sujetarlos a las resonancias.