Резонансные транснептуновые объекты | это... Что такое Резонансные транснептуновые объекты? (original) (raw)

Резонансные транснептуновые объекты — 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:

• 1:1 — Троянские астероиды. Находятся в точках Лагранжа L4 и L5 орбиты Нептуна.
• 2:3 — Плутино. Карликовая планета Плутон является крупнейшим объектом в данной группе. От неё и произошло название.
• 1:2 — Тутино. Их орбита часто считается границей Пояса Койпера.

Содержание

• 1 Местонахождение объектов и их орбит
• 2 Источник появления резонансных ТНО
• 3 Известные резонансные орбиты
  • 3.1 Резонанс 2:3 (Плутино, период обращения ок. 250 лет)
  • 3.2 Резонанс 3:5 (период обращения ок. 275 лет)
  • 3.3 Резонанс 4:7 (период обращения ок. 290 лет)
  • 3.4 Резонанс 1:2 («тутино», период обращения ок. 330 лет)
  • 3.5 Резонанс 2:5 (период обращения ок. 410 лет)
  • 3.6 Другие резонансы
  • 3.7 Резонанс 1:1 (Трояны Нептуна, период обращения ок. 165 лет)
• 4 Формальное определение
• 5 Способы классификации
• 6 См. также
• 7 Примечания
• 8 Литература

Местонахождение объектов и их орбит

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

Подробнее см. также: модель Nice (англ.)русск.

Детальные исследования[2][3] объектов, находящихся в резонасе 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 (путем 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

Резонанс 2:3 (Плутино, период обращения ок. 250 лет)

Движение объекта Орк с периодом, равным орбитальному периоду Нептуна. (Нептун показан, как неподвижный объект)

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]:

• (90482) Орк
• (84922) 2003 VS2
• (208996) 2003 AZ84
• (28978) Иксион
• (38628) Хуйа

Резонанс 3:5 (период обращения ок. 275 лет)

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

• (126154) 2001 YH140
• (15809) 1994 JS
• (143751) 2003 US292

Резонанс 4:7 (период обращения ок. 290 лет)

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

• 1999 CD158, самый крупный
• (119956) 2002 PA149
• (119070) 2001 KP77
• (118378) 1999 HT11
• (118698) 2000 OY51

Резонанс 1:2 («тутино», период обращения ок. 330 лет)

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 экцентриситеты довольно умеренные (от 0,1 до 0,3).[8] Не все объекты данного типа появились из планетезималя, который был выброшен на данную орбиту миграцией Нептуна[9].

Объектов типа Тутино намного меньше, чем Плутино (на октябрь 2008 г. 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]:

• (119979) 2002 WC19
• (26308) 1998 SM165
• (137295) 1999 RB216
• (20161) 1996 TR66
• (130391) 2000 JG81

Резонанс 2:5 (период обращения ок. 410 лет)

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

• (84522) 2002 TC302, крупный объект, кандидат на звание карликовой планеты
• (143707) 2003UY117
• (119068) 2001 KC77
• (135571) 2002GG32
• (69988) 1998 WA31

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

Другие резонансы

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]:

• 4:5 (35,0 а. е., ок. 205 лет) (131697) 2001 XH255
• 3:4 (36,5 а. е., ок. 220 лет) (143685) 2003 SS317, (15836) 1995 DA2
• 5:9 (44,5 а. е., ок. 295 лет) 2002 GD32[10]
• 4:9 (52,0 а. е., ок. 370 лет) (42301) 2001 UR163, (182397) 2001 QW297[11]
• 3:7 (53,0 а. е., ок. 385 лет) (131696) 2001 XT254, (95625) 2002 GX32, (183964) 2004 DJ71, (181867) 1999 CV118
• 5:12 (55,0 а. е., ок. 395 лет) (79978) 1999 CC158, (119878) 2001 CY224[12] (Вероятность резонанса по Емельяненко 84 %)
• 3:8 (57,0 а. е., ок. 440 лет) (82075) 2000 YW134[13] (Вероятность резонанса по Емельяненко 84 %)
• 2:7 (70,0 а. е., ок. 580 лет) 2006 HX122[14] (Приблизительная орбита не исключает резонанс 2:7, однако для окончательного заключения нужны дополнительные наблюдения.)

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

• 1:3 (62,5 а. е., ок. 495 лет) (136120) 2003 LG7
• 1:4 (76,0 а. е., ок. 660 лет) 2003 LA7[15]
• 1:5 (88,0 а. е., ок. 820 лет) 2003 YQ179[16]

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

• 7:12 (43,0 а. е., ок. 283 лет) Хаумеа[17] (большая вероятность резонанса орбиты)
• 6:11 (45,0 а. е., ок. 302 лет) Макемаке[18] ((182294) 2001 KU76 вероятно находится в резонансе 6:11)
• 3:10 (67,0 а. е., ок. 549 лет) (225088) 2007 OR10 (вычисление основано на приблизительной орбите)
• 5:17 (67,0 а. е., ок. 560 лет) Эрида[18] (похожая орбита найдена у 2007 OR10)

Резонанс 1:1 (Трояны Нептуна, период обращения ок. 165 лет)

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:

• 2001 QR322
• 2004 UP10
• 2005 TN53
• 2005 TO74
• 2006 RJ103
• 2007 VL305
• 2008 LC18

Лишь последний объект из списка находится в районе точки L5; остальные — возле точки L4[19].

Формальное определение

Способы классификации

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[20]. 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[20]. Этот метод подходит для объектов, которые наблюдались в противостоянии как минимум трижды[20].

См. также

• Транснептуновый объект
• Плутино
• Пояс Койпера

Примечания

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. arΧiv: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 В. Буйе Orbit Fit and Astrometric record for 02GD32. SwRI (Space Science Department) (2005-04-11 using 20 observations). Архивировано из первоисточника 8 июля 2012. Проверено 5 февраля 2009.
11. ↑ Марк В. Буйе Orbit Fit and Astrometric record for 182397. SwRI (Space Science Department) (2007-11-09 using 23 observations). Архивировано из первоисточника 8 июля 2012. Проверено 29 января 2009.
12. ↑ Марк В. Буйе Orbit Fit and Astrometric record for 119878. SwRI (Space Science Department) (2005-12-06 using 41 observations). Архивировано из первоисточника 8 июля 2012. Проверено 29 января 2009.
13. ↑ Марк В. Буйе Orbit Fit and Astrometric record for 82075. SwRI (Space Science Department) (2004-04-16 using 62 of 63 observations). Архивировано из первоисточника 8 июля 2012. Проверено 29 января 2009.
14. ↑ MPEC 2008-K28 : 2006 HX122. Minor Planet Center (23 мая 2008). Архивировано из первоисточника 8 июля 2012. Проверено 30 января 2009.
15. ↑ Марк В. Буйе Orbit Fit and Astrometric record for 03LA7. SwRI (Space Science Department) (2007-04-21 using 13 of 14 observations). Архивировано из первоисточника 8 июля 2012. Проверено 29 января 2009.
16. ↑ Марк В. Буйе Orbit Fit and Astrometric record for 03YQ179. SwRI (Space Science Department) (2008-03-03 using 23 of 24 observations). Архивировано из первоисточника 8 июля 2012. Проверено 29 января 2009.
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. Bibcode: 2007arXiv0709.0328R. Проверено 2008-09-19.
18. ↑ 1 2 Tony Dunn Possible resonances of Eris (2003 UB313) and Makemake (2005 FY9). Gravity Simulator. Архивировано из первоисточника 8 июля 2012. Проверено 29 января 2009.
19. ↑ List Of Neptune Trojans. Minor Planet Center. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011. Проверено 26 июня 2010.
20. ↑ 1 2 3 B. Gladman, B. Marsden, C. VanLaerhoven (2008). «Nomenclature in the Outer Solar System». in The Solar System Beyond Neptune, ISBN 987-0-8165-2755-7.

Литература

• Список транснептуновых объектов (англ.). Архивировано из первоисточника 17 августа 2011. Проверено 29 декабря 2010.
• The First Decadal Review of the Edgeworth-Kuiper Belt / John K. Davies and Luis H. Barrera. — Springer. — ISBN 1-4020-1781-2
• E. I. Chiang, J. R. Lovering, R. L. Millis, Марк В. Буйе, L. H. Wasserman, and K. J. Meech (June 2003). «Resonant and Secular Families of the Kuiper Belt». Earth, Moon, and Planets (Springer Netherlands) 92 (1–4): 49–62. DOI:10.1023/B:MOON.0000031924.20073.d0.
• E. I. Chiang, A. B. Jordan, R. L. Millis, Марк В. Буйе, L. H. Wasserman, J. L. Elliot, S. D. Kern, D. E. Trilling, K. J. Meech, and R. M. Wagner (2003-01-21). «Resonance occupation in the Kuiper Belt: case examples of the 5:2 and trojan resonances». The Astronomical Journal (The American Astronomical Society) 126: 430–443. DOI:10.1086/375207.
• Renu Malhotra. «The Kuiper Belt as a Debris Disk». (as HTML)

Транснептуновые объекты
Плутино	**Плутон**1 • (28978) Иксион • (38083) Радамант • (38628) Huya • (90482) Орк • 1993 SB • 1993 SC • 1994 JR1 • 1994 TB • 1996 TP66 • 1997 CR29 • 1996 SZ4 • 1995 QZ9 • 1997 QJ4 • 1998 VG44 • 1999 TC36 • 1998 WW24 • 1998 WU31 • 2002 VR128 • 2003 VS2 • 1998 HK151 • 1998 US43 • 1996 TQ66 • 2002 KX14 • 2003 AZ84 • 1993 RO • 1993 RP • 2001 QF298
Кьюбивано	**Макемаке**1 • (19521) Хаос • (20000) Варуна • (50000) Квавар • (53311) Девкалион • (58534) Логос • (79360) Сила-Нунам • (66652) Борасизи • (88611) Таронхайавагон • (120347) Салация • (148780) Альчера • 1992 QB1 • 1994 GV9 • 1994 JQ1 • 1994 VK8 • 1998 HJ151 • 1997 CU29 • 1998 HM151 • 2002 AW197 • 2002 UX25 • 1999 CL158 • 1998 HP151 • 1998 KR65 • 1998 WA25 • 1999 DF9 • 2004 GV9 • 1999 HT11 • 1999 HC12 • 2004 UX10 • 2005 RN43 • 2003 MW12 • 2005 UQ513 • 2004 XA192 • 2002 MS4 • 2003 QW90 • 1995 GJ • 1998 WW31 • 2010 RE64
Тутино	1996 TR66 • 1998 SM165 • 2002 WC19 • 2000 JG81 • 1999 RB216 • 1997 SZ10
Другиерезонирующие объекты	1994 JS • 1995 DA2 • 1999 DE9 • 1999 HB12 • 1998 WA31 • 1999 CP133 • 2002 TC302 • 2001 KC77 • 2001 KP77 • 2003 LG7
Семейство Хаумеа	**Хаумеа**1 • 1996 TO66 • 1995 SM55 • 2002 TX300 • 1999 OY3 • 2003 OP32 • 2005 RR43 • Эрида1,2 • (42355) Тифон • (65489) Кето • (90377) Седна2 • 1996 TL66 • 1996 GQ21 • 1999 TD10 • 1999 KR16 • 2001 UR163 • 1995 TL8 • 2000 EE173 • 2002 RP120 • 1999 CC158 • 2000 OO67 • 2002 GX32 • 2000 OM67 • 2002 CY224 • 2003 FY128 • 2001 XT254 • 2005 RM43 • 2005 TB190 • 2000 CR105 • 2007 OR10 • 2007 UK126 • 2005 QU182 • 2006 SQ372 • 2003 QX113 • 2004 XR190 • 2005 TN74 • 2006 QH181 • 2008 ST291 • 2010 EK139 • 2010 EL139 • 2010 FX86 • 2010 HE79
Неклассифицированные	1998 SN165 • 2004 TY364 • 2007 JJ43 • Харон • Гидра • Никта • S/2011 (134340) 1 • Хаумеа: Намака • Хииака • Эрида: Дисномия • S/2000 (1998 WW31) 1 • Логос: Зоя • (79360) Сила-Нунам • Таронхайавагон: Тавискарон • Салация: Актея • Альчера: S/2007 (148780) 1 • Борасизи: Пабу • Орк: Вант • Квавар: Вейвот
1 Также классифицируется как карликовая планета. 2 Несмотря на классификацию, Эрида и Седна могут быть частью внутреннего Облака Оорта.

Солнечная система
Звезда	Солнце
Планеты и карликовые планеты	Меркурий • Венера • Земля • Марс • Церера • Юпитер • Сатурн • Уран • Нептун • Плутон • Хаумеа • Макемаке • Эрида Претенденты: Седна • Орк • Квавар • 2007 OR10
Крупные спутники планет	Луна • Каллисто • Ганимед • Европа • Ио • Титан • Энцелад • Мимас • Япет • Тефия • Диона • Рея • Оберон • Титания • Ариэль • Умбриэль • Миранда • Тритон • Протей • Харон
Спутники / кольца	Земли • Марса • Юпитера / ∅ • Сатурна / ∅ • Урана / ∅ • Нептуна / ∅ • Плутона • Хаумеа • Эриды
Малые тела	Метеороиды • астероиды / их спутники (околоземные · основного пояса · троянские · кентавры) • транснептуновые (пояс Койпера (плутино · кьюбивано) · рассеянный диск) • дамоклоиды • кометы (облако Оорта)
Астрономические объекты • Портал:Астрономия • Проект:Астероиды