¿Las resonancias orbitales siempre se forman naturalmente?

Por ejemplo, si lanzo dos planetas para que orbiten una estrella en una dirección aleatoria, ¿formarían una resonancia orbital?

En parte, la respuesta es no. Con 2 planetas y una estrella (3 cuerpos), la colisión es un resultado posible y la aceleración gravitacional de un planeta que empuja al otro fuera del sistema o dentro de la estrella también son resultados posibles. Entonces, ciertamente, algunas veces, el resultado no sería la resonancia orbital, pero dicho esto, creo que es una gran pregunta, si asumimos que ninguno de los escenarios anteriores sucede.

Respuestas (1)

Si la pregunta es "si lanzo dos planetas para que orbiten una estrella en una dirección aleatoria, ¿formarían una resonancia orbital?" -- entonces en general, no. Una resonancia es una relación integral (1/1, 2/1, 3/5, etc.) entre los períodos de movimiento de los objetos, es decir, la relación de sus períodos forma un número racional. Hablando formalmente, las probabilidades de obtener una relación integral (por no hablar de una relación fuerte y de bajo orden, ya que esas son dinámicamente interesantes) si configura el sistema "aleatoriamente" deberían ser infinitesimales, porque los números irracionales son (infinitamente) más abundantes que racionales.

Sin embargo, si las órbitas de uno o ambos planetas pueden cambiar con el tiempo, entonces la relación entre sus períodos cambia y pueden terminar en una resonancia. (Lo que quizás responda a la pregunta del título). La frecuencia con la que esto sucede depende de si los planetas comienzan cerca de una fuerte resonancia y de la rapidez con que cambian las órbitas. (Si la órbita de un planeta cambia lentamente, no encontrará resonancias nuevas con mucha frecuencia; por otro lado, un cambio orbital rápido puede anular el efecto de las resonancias débiles, de modo que el planeta pasa a través de la resonancia sin ser atrapado).

Por ejemplo, se cree que Neptuno y Plutón originalmente no estaban en resonancia; pero las migraciones graduales hacia afuera de Neptuno (debido a varios encuentros gravitatorios entre planetesimales y planetas gigantes) cambiaron su período orbital y significaron que eventualmente alcanzó 2/3 de resonancia con Plutón, y Plutón fue "capturado" por la resonancia, después de lo cual permaneció en resonancia con Neptuno.

La gran mayoría de los objetos del Sistema Solar no están en resonancia con nada más, lo que quizás sea otra forma de responder a su pregunta. (Es decir, en la práctica no sucede muy a menudo).

Un número significativo de objetos del cinturón de Kuiper están en resonancia con Neptuno. la mayoría de los que están en resonancia son transneptunianos. Y una gran cantidad de asteroides alrededor de Júpiter están en resonancia con Júpiter, en su mayoría troyanos o Hildas (objetos cis-jovianos). Puede ser una cuestión de tamaño, si tiene un planeta grande y un planetoide / asteroide mucho más pequeño, entonces la resonancia parece bastante frecuente o tal vez la resonancia puede ser simplemente lo que queda cuando la mayoría de los objetos se han estrellado o han sido expulsados. orbita. Parece que hay una fuerza que crea resonancia con 1 grande y 1 pequeño.
Sin embargo, estoy bastante seguro de que los asteroides resonantes (troyanos) son superados en número por los asteroides no resonantes. Y mi impresión es que los objetos clásicos del Cinturón de Kuiper (que están más lejos y son más difíciles de detectar) superan en número a los objetos resonantes de Neptuno.