Реклама


Резонансные транснептуновые объекты

Резонансные транснептуновые объекты (англ. Resonant trans-Neptunian object) — транснептуновые объекты (ТНО), чьи орбиты находятся в орбитальном резонансе с Нептуном, как соотношение небольших целых чисел (1:2, 2:3, 2:5 и т. д.). Резонансные объекты относятся к поясу Койпера либо к более удалённому рассеянному диску[1].

Собственное название имеют группы объектов со следующими резонансами орбит:

Содержание

Местонахождение объектов и их орбит[ | код]

Местонахождение транснептуновых объектов. Резонансные объекты красные.

На диаграмме указано расположение известных транснептуновых объектов (с большой полуосью до 70 а. е.), относительно орбит планет и кентавров. Резонансные объекты отмечены красным цветом. Орбитальные резонансы с Нептуном отмечены вертикальными линиями; 1:1 — орбита Нептуна и его Троянских астероидов, 2:3 — Плутино (включая Плутон), остальные линии указывают на менее многочисленные резонансные объекты.

Обозначения 2:3 и 3:2 относится к одним и тем же объектам и не создаёт путаницы, так как у ТНО период обращения всегда больше, чем у Нептуна. Любое из двух обозначений говорит о том, что Плутино завершает два оборота вокруг Солнца, пока Нептун завершает три.

Источник появления резонансных ТНО[ | код]

Подробнее см. также: Модель Ниццы

Детальные исследования[2][3] объектов, находящихся в резонансе с орбитой Нептуна, показали, что границы резонансных орбит весьма узки, и что тело должно обладать определённым количеством энергии (не больше и не меньше), чтобы удерживаться в этих границах. Достаточно небольшого отклонения большой полуоси объекта от этих границ, чтобы орбита вышла из резонанса.

По мере открытия ТНО было замечено, что количество объектов, находящихся в резонансе 2:3 с Нептуном, не случайно, оно превышает 10 % от общего их числа. В настоящее время предполагается, что эти объекты были собраны с более далёких орбит в результате миграции Нептуна[4].

До открытия первого ТНО выдвигалось предположение, что взаимодействие между планетами-гигантами и массивным диском из маломассивных объектов заставит (путём обмена моментом импульса) большую полуось орбиты Юпитера уменьшиться, а полуоси орбит Сатурна, Урана и особенно Нептуна увеличиться. За это относительно короткое время Нептун захватит в резонанс объекты со случайно распределенных гелиоцентрических орбит[5].

Известные резонансные орбиты[ | код]

Резонанс 2:3 (плутино, период обращения около 250 лет)[ | код]

Движение объекта Орк с периодом, равным орбитальному периоду Нептуна. (Нептун показан, как неподвижный объект)
Сравнительные размеры, альбедо и цвет Плутона и его спутников (вверху) с Орком и Иксионом.

На настоящий момент больше всего ТНО найдено на орбите с резонансом 2:3, на расстоянии ок. 39,4 а. е. На данный момент обнаружено 104 таких объекта; существование 92 из них подтверждено[6]. Объекты на данной орбите называют плутино, по имени первого обнаруженного и крупнейшего из них — Плутона. Наиболее примечательные плутино[7]:

Резонанс 3:5 (период обращения около 275 лет)[ | код]

На октябрь 2008 г. известно 10 таких объектов с большой полуосью 42,3 а. е., среди которых[7]:

Резонанс 4:7 (период обращения около 290 лет)[ | код]

Важная группа объектов с орбитой 43,7 а. е. (в центре популяции кьюбивано). На октябрь 2008 года таких объектов открыто 20. Они имеют небольшие размеры (с одним исключением, М>6) и в основном эллиптическую орбиту. Объекты с известными орбитами[7]:

Резонанс 1:2 («тутино», период обращения около 330 лет)[ | код]

Орбита этих объектов находится на расстоянии 47,8 а. е. от Солнца и обычно считается границей Пояса Койпера. Объекты на данной орбите называют «тутино». Их наклонение не превышает 15°, а эксцентриситеты довольно умеренные (от 0,1 до 0,3).[8] Не все объекты данного типа появились из планетезимали, которая была выброшена на данную орбиту миграцией Нептуна[9].

Объектов тутино намного меньше, чем плутино (на октябрь 2008 года их открыто 14). Это объясняется тем, что резонанс 1:2 менее стабилен, чем 2:3; только 15 % тутино сумели остаться на своей орбите за последние 4 млрд лет, по сравнению с 28 % плутино[8]. Возможно, что первоначально тутино было не меньше, чем плутино, но со временем большинство из них перешли на другие орбиты[8].

Резонансные объекты отмечены красным

Среди тутино с известными орбитами числятся[7]:

Резонанс 2:5 (период обращения около 410 лет)[ | код]

Среди объектов с известными орбитами в 55,4 а. е. числятся[7]:

На октябрь 2008 года открыто 11 объектов с резонансом 2:5.

Другие резонансы[ | код]

Номинальная 7:12 либрация Хаумеа. Переход красного цвета в зелёный указывает на точки пересечения эклиптики.

Группы с другими резонансами орбит включают в себя небольшое количество объектов. Вот некоторые из них[7]:

Найдено несколько объектов с простыми, хоть и далёкими резонансами[7]:

Резонансы далёких объектов и карликовых планет пока не доказаны, но вероятны:

Резонанс 1:1 (Трояны Нептуна, период обращения около 165 лет)[ | код]

В точках Лагранжа L4 и L5 системы Солнце-Нептун были найдены объекты, большая полуось которых примерно равна большой полуоси Нептуна. Это так называемые «троянцы» Нептуна, названные по аналогии с троянскими астероидами Юпитера, находятся в орбитальном резонансе 1:1 с Нептуном. На август 2010 г. известно семь таких объектов:

Лишь последний объект из списка находится в районе точки L5; остальные — возле точки L4[20].

Способы классификации[ | код]

В связи с тем, что орбиты недавно открытых объектов известны с достаточно большой погрешностью, существует вероятность ложного опознания этих орбит как резонансных, тогда как на самом деле они таковыми не являются.

В последнее время требуются дополнительные критерии, чтобы назвать орбиту резонансной[21]. Процедура состоит в том, что, в дополнение к существующей орбите, рассматриваются две другие вероятные орбиты объекта (таковые всегда имеются, так как наблюдения не позволяют вычислить орбиту однозначно). Все три орбиты анализируются на протяжении следующих 10 миллионов лет. Если все три орбиты остаются резонансными, то определение орбиты объекта как резонансной считается достоверным. Если только две из трёх орбит остаются в резонансе, то объект классифицируется как «вероятно резонансный». В случае лишь одной резонансной орбиты из трёх орбита считается резонансной условно, она подлежит дополнительным наблюдениям с целью уточнения[21]. Этот метод подходит для объектов, которые наблюдались в противостоянии как минимум трижды[21].

См. также[ | код]

Примечания[ | код]

  1. Hahn J. Malhotra R.Neptune’s migration into a stirred-up Kuiper Belt The Astronomical Journal, 130, pp.2392-2414, Nov.2005.Full text on arXiv.
  2. Malhotra, Renu The Phase Space Structure Near Neptune Resonances in the Kuiper Belt. Astronomical Journal v.111, p.504 preprint
  3. E. I. Chiang and A. B. Jordan, On the Plutinos and Twotinos of the Kuiper Belt, The Astronomical Journal, 124 (2002), pp.3430-3444. (html)
  4. Renu Malhotra, The Origin of Pluto’s Orbit: Implications for the Solar System Beyond Neptune, The Astronomical Journal, 110 (1995), p. 420 Preprint.
  5. Malhotra, R.; Duncan, M. J.; Levison, H. F. Dynamics of the Kuiper Belt. Protostars and Planets IV, University of Arizona Press, p. 1231 preprint
  6. Trans-Neptunian objects
  7. 1 2 3 4 5 6 7 List of the classified orbits from MPC October, 2008
  8. 1 2 3 M. Tiscareno, R. Malhotra (April 2008). «Chaotic Diffusion of Resonant Kuiper Belt Objects» 194. arXiv:0807.2835.
  9. Lykawka, Patryk Sofia & Mukai, Tadashi (July 2007). «Dynamical classification of trans-neptunian objects: Probing their origin, evolution, and interrelation». Icarus 189 (1): 213–232. DOI:10.1016/j.icarus.2007.01.001.
  10. Марк Буйе. Orbit Fit and Astrometric record for 02GD32. SwRI (Space Science Department) (2005-04-11 using 20 observations). Проверено 5 февраля 2009. Архивировано 8 июля 2012 года.
  11. Марк Буйе. Orbit Fit and Astrometric record for 182397. SwRI (Space Science Department) (2007-11-09 using 23 observations). Проверено 29 января 2009. Архивировано 8 июля 2012 года.
  12. Марк Буйе. Orbit Fit and Astrometric record for 119878. SwRI (Space Science Department) (2005-12-06 using 41 observations). Проверено 29 января 2009. Архивировано 8 июля 2012 года.
  13. Марк Буйе. Orbit Fit and Astrometric record for 82075. SwRI (Space Science Department) (2004-04-16 using 62 of 63 observations). Проверено 29 января 2009. Архивировано 8 июля 2012 года.
  14. MPEC 2008-K28 : 2006 HX122. Minor Planet Center (23 мая 2008). Проверено 30 января 2009. Архивировано 8 июля 2012 года.
  15. Марк Буйе. Orbit Fit and Astrometric record for 03LA7. SwRI (Space Science Department) (2007-04-21 using 13 of 14 observations). Проверено 29 января 2009. Архивировано 8 июля 2012 года.
  16. Марк Буйе. Orbit Fit and Astrometric record for 03YQ179. SwRI (Space Science Department) (2008-03-03 using 23 of 24 observations). Проверено 29 января 2009. Архивировано 8 июля 2012 года.
  17. D. Ragozzine; M. E. Brown (2007-09-04). «Candidate Members and Age Estimate of the Family of Kuiper Belt Object 2003 EL61». The Astronomical Journal 134 (6): 2160–2167. DOI:10.1086/522334. Bibcode2007arXiv0709.0328R. Проверено 2008-09-19.
  18. 1 2 Tony Dunn. Possible resonances of Eris (2003 UB313) and Makemake (2005 FY9). Gravity Simulator. Проверено 29 января 2009. Архивировано 8 июля 2012 года.
  19. A dwarf planet class object in the 21:5 resonance with Neptune
  20. List Of Neptune Trojans. Minor Planet Center. Проверено 26 июня 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  21. 1 2 3 B. Gladman, B. Marsden, C. VanLaerhoven (2008). «Nomenclature in the Outer Solar System». in The Solar System Beyond Neptune, ISBN 978-0-8165-2755-7.

Литература[ | код]

Реклама