Резонансные транснептуновые объекты

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

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:

Местонахождение объектов и их орбит[править | править 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[править | править 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[править | править код]

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

Основная статья: Плутино
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)[править | править 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)[править | править 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)[править | править 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)[править | править 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[править | править 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]:

  • 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]:

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)
  • 5:21 (75,3 а. е., ок. 706 лет) 2010 JO179[19]

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

  • 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[20].

Способы классификации[править | править 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[править | править код]

Примечания[править | править 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. Chaotic Diffusion of Resonant Kuiper Belt Objects (неопр.). — 2008. — April (т. 194).
  9. Lykawka, Patryk Sofia & Mukai, Tadashi. Dynamical classification of trans-neptunian objects: Probing their origin, evolution, and interrelation (англ.) // Icarus : journal. — Elsevier, 2007. — July (vol. 189, no. 1). — P. 213—232. — DOI:10.1016/j.icarus.2007.01.001.
  10. Марк Буйе. Orbit Fit and Astrometric record for 02GD32 (недоступная ссылка). SwRI (Space Science Department) (2005-04-11 using 20 observations). Дата обращения 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). Дата обращения 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). Дата обращения 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). Дата обращения 29 января 2009. Архивировано 8 июля 2012 года.
  14. MPEC 2008-K28 : 2006 HX122. Minor Planet Center (23 мая 2008). Дата обращения 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). Дата обращения 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). Дата обращения 29 января 2009. Архивировано 8 июля 2012 года.
  17. D. Ragozzine; M. E. Brown. Candidate Members and Age Estimate of the Family of Kuiper Belt Object 2003 EL61 (англ.) // The Astronomical Journal : journal. — IOP Publishing, 2007. — 4 September (vol. 134, no. 6). — P. 2160—2167. — DOI:10.1086/522334. — Bibcode2007arXiv0709.0328R.
  18. 1 2 Tony Dunn. Possible resonances of Eris (2003 UB313) and Makemake (2005 FY9). Gravity Simulator. Дата обращения 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. Дата обращения 26 июня 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  21. 1 2 3 B. Gladman, B. Marsden, C. VanLaerhoven. Nomenclature in the Outer Solar System (неопр.) // in The Solar System Beyond Neptune, ISBN 978-0-8165-2755-7. — 2008.

Литература[править | править код]