Jump to content

Резонансный транснептуновый объект

В астрономии резонансным транснептуновым объектом является транснептуновый объект среднего движения (TNO), находящийся в орбитальном резонансе с Нептуном . Орбитальные периоды резонансных объектов находятся в простых целочисленных отношениях с периодом Нептуна, например 1:2, 2:3 и т. д. Резонансные ТНО могут быть либо частью основного населения пояса Койпера , либо более удаленной рассеянного диска. популяцией . [1]

Распределение

[ редактировать ]
Распределение транснептуновых объектов. Объекты, занимающие более сильные резонансы, выделены красным.

Диаграмма иллюстрирует распределение известных транснептуновых объектов. Резонансные объекты показаны красным цветом.Орбитальные резонансы с Нептуном отмечены вертикальными полосами: 1:1 — положение орбиты Нептуна и его троянов ; 2:3 обозначает орбиту Плутона и Плутиноса ; а 1:2, 2:5 и т. д. обозначают ряд меньших семей. Обозначения 2:3 или 3:2 относятся к одному и тому же резонансу для TNO. Здесь нет никакой двусмысленности, поскольку периоды ТНО по определению длиннее, чем у Нептуна. Использование зависит от автора и области исследования.

Источник

[ редактировать ]

Детальные аналитические и численные исследования резонансов Нептуна показали, что объекты должны иметь относительно точный диапазон энергий. [2] [3] объекта Если большая полуось находится за пределами этих узких диапазонов, орбита становится хаотичной с сильно меняющимися элементами орбиты. Когда были обнаружены TNO, было обнаружено, что более 10% из них находятся в резонансах 2:3, что далеко от случайного распределения. Сейчас считается, что объекты были собраны с больших расстояний за счет резонансов во время миграции Нептуна. [4] Задолго до открытия первого ТНО было высказано предположение, что взаимодействие между планетами-гигантами и массивным диском мелких частиц посредством передачи углового момента заставит Юпитер мигрировать внутрь, а Сатурн, Уран и особенно Нептун — наружу. В течение этого относительно короткого периода времени резонансы Нептуна охватят пространство , захватывая в резонанс объекты на первоначально изменяющихся гелиоцентрических орбитах. [5]

Известные популяции

[ редактировать ]

Резонанс 1:1 (трояны Нептуна, период 164,7 года)

[ редактировать ]

Было обнаружено несколько объектов, следующих по орбитам с большой полуосью, подобной орбите Нептуна, вблизи Солнце Нептун точек Лагранжа . Эти трояны Нептуна , названные по аналогии с троянскими астероидами (Юпитера) , находятся в резонансе 1:1 с Нептуном. По состоянию на февраль 2020 года известно 28. [6] [7] Нептуна L 5 Только 5 объектов находятся вблизи точки Лагранжа , и идентификация одного из них ненадежна; остальные расположены в области L 4 Нептуна . [8] [7] Кроме того, (316179) 2010 EN 65 представляет собой так называемый «прыгающий троян», в настоящее время переходящий от либрации вокруг L 4 к либрации вокруг L 5 через область L 3 . [9]

Ведущие трояны на L 4
Следование троянам на L 5

Резонанс 2:3 («плутино», период 247,0 лет)

[ редактировать ]
Движения Оркуса (серого цвета) и Плутона (красного цвета) во вращающейся системе отсчета с периодом, равным ( Нептуна периоду обращения при неподвижном Нептуне)
Плутон и его спутники (вверху) в сравнении по размеру, альбедо и цвету с Оркусом и Иксионом.

Резонанс 2:3 на расстоянии 39,4 а.е. на сегодняшний день является доминирующей категорией среди резонансных объектов. По состоянию на февраль 2020 года в него входят 383 подтвержденных и 99 возможных членов (например, (175113) 2004 PF 115 ). [6] Из этих 383 подтвержденных плутино орбиты 338 зафиксированы в ходе моделирования, проведенного Deep Ecliptic Survey . [7] Объекты, следующие по орбитам в этом резонансе, названы плутино в честь Плутона , первого открытого такого тела. Большие пронумерованные плутино включают:

Резонанс 3:5 (период 274,5 года)

[ редактировать ]

По состоянию на февраль 2020 года подтверждено, что 47 объектов находятся в орбитальном резонансе 3:5 с Нептуном на расстоянии 42,2 а.е. Среди пронумерованных объектов: [7] [6]

Резонанс 4:7 (период 288,2 года)

[ редактировать ]

Другая группа объектов вращается вокруг Солнца на расстоянии 43,6 а.е. (среди классических объектов ). Объекты довольно малы (за двумя исключениями, H >6) и большинство из них движется по орбитам, близким к эклиптике . [7] По состоянию на февраль 2020 г. , Орбиты 55 резонансных объектов с соотношением 4:7 были зафиксированы с помощью Deep Ecliptic Survey. [6] [7] К объектам с хорошо установленными орбитами относятся: [7]

Резонанс 1:2 («дватинос», период 329,4 года)

[ редактировать ]

Этот резонанс на расстоянии 47,7 а.е. часто считают внешним краем пояса Койпера , а объекты в этом резонансе иногда называют двойками . Twotinos имеют наклон менее 15 градусов и обычно умеренный эксцентриситет от 0,1 до 0,3. [10] Неизвестное количество резонансов 2:1, вероятно, возникло не из планетезимального диска, который был охвачен резонансом во время миграции Нептуна, а было захвачено, когда они уже были рассеяны. [11]

Объектов в этом резонансе гораздо меньше, чем плутино. Архив Джонстона насчитывает 99, а моделирование Deep Ecliptic Survey подтвердило 73 по состоянию на февраль 2020 года. [6] [7] Долгосрочная орбитальная интеграция показывает, что резонанс 1:2 менее стабилен, чем резонанс 2:3; Было обнаружено, что только 15% объектов в резонансе 1:2 пережили 4 миллиарда лет по сравнению с 28% плутино. [10] Следовательно, возможно, изначально двоетино было так же много, как и плутино, но с тех пор их популяция значительно упала ниже численности плутино. [10]

К объектам с четко установленными орбитами относятся (в порядке абсолютной величины ): [6]

Резонанс 2:5 (период 411,7 лет)

[ редактировать ]

По состоянию на февраль 2020 года на расстоянии 55,3 а.е. имеется 57 подтвержденных объектов с резонансом 2:5. [6] [7]

К объектам с хорошо установленными орбитами на расстоянии 55,4 а.е. относятся:

Резонанс 1:3 (период 494,1 года)

[ редактировать ]

По состоянию на февраль 2020 года в Архиве Джонстона насчитывается 14 резонансных объектов с соотношением 1:3 на расстоянии 62,5 а.е. [6] По данным Deep Ecliptic Survey, дюжина из них находится в безопасности: [7]

Другие резонансы

[ редактировать ]
(523794) 2015 г. RR 245 Орбита либрирует в резонансе 2:9 с Нептуном.

По состоянию на февраль 2020 года для ограниченного числа объектов подтверждены следующие резонансы более высокого порядка: [7]

Соотношение полумайор
В
Период
годы
Считать Примеры
4:5 34.9 205.9 11 подтверждено (432949) 2012 HH 2 , (127871) 2003 FC 128 , (308460) 2005 SC 278 , (79969) 1999 CP 133 , (427581) 2003 QB 92 , (131697) 2001 XH 255
3:4 36.4 219.6 30 подтверждено (143685) 2003 СС 317 , (15836) 1995 ДА 2
5:8 41.1 263.5 1 подтверждено (533398) 2014 г. 54
7:12 43.0 282.3 1 подтверждено 2015 РП 278
5:9 44.5 296.5 6 подтверждено (437915) 2002 г.р. 32
6:11 45.0 301.9 4 подтверждено (523725) 2014 МС 70 и (505477) 2013 UM 15 . (182294) 2001 г. КУ 76 тоже вероятен.
5:11 50.8 362.3 1 подтверждено 2013 109 ринггитов
4:9 51.6 370.6 3 подтверждено (42301) 2001 UR 163 , (182397) 2001 QW 297
3:7 52.9 384.3 10 подтверждено (495297) 2013 TJ 159 , (181867) 1999 CV 118 , (131696) 2001 XT 254 , (95625) 2002 GX 32 , (183964) 2004 DJ 71 , (500882) 2013 JN 64
5:12 53.9 395.3 6 подтверждено (79978) 1999 CC 158 , (119878) 2002 CY 224
3:8 57.8 439.2 3 подтверждено (82075) 2000 г.в. 134 , (542258) 2013 г. AP 183 , 2014 г. UE 228
4:11 59.0 452.9 1 подтверждено (500879) 2013 Дж.Х. 64
4:13 65.9 535.3 1 подтверждено 2009 диджей 143
3:10 67.0 549.0 2 подтверждено 225088 Гонгун
2:7 69.3 576.4 10 подтверждено 471143 Дзеванна , (160148) 2001 КВ 76
3:11 71.4 603.9 2 подтверждено (534627) 2014 УФ 224 , 2013 АР 183
1:4 75.7 658.8 7 подтверждено 2003 ЛА 7 , 2011 УП 411
5:21 78.2 691.7 1 подтверждено (574372) 2010 ДЖО 179 [12]
2:9 81.9 741.1 3 подтверждено (523794) 2015 РР 245 , 2003 УА 414 , 2018 ВГ 18
1:5 87.9 823.5 2 подтверждено 2007 ФН 51 , (667161) 2011 БП 170
2:11 93.6 905.8 3 подтверждено (613037) 2005 РП 43 , 2011 НО 60
1:6 99.2 988.2 2 подтверждено (528381) 2008 СТ 291 , (668381) 2011 ВДЖ 157
1:9 130.0 1482.3 2 подтверждено 2007 ТК 434 , 2015 КЭ 172
Либрация см . номинальной орбиты Хаумеа во вращающейся системе отсчета при неподвижном Нептуне ( в 2 Палладе ) пример нелибрации
Угол либрации о слабом резонансе Хаумеа 7:12 с Нептуном, , в течение следующих 5 миллионов лет

Считается, что Хаумеа находится в периодическом орбитальном резонансе 7:12 с Нептуном. [13] Его восходящий узел прецессирует с периодом около 4,6 миллиона лет, и резонанс прерывается дважды за цикл прецессии, или каждые 2,3 миллиона лет, только для того, чтобы вернуться примерно через сто тысяч лет. [14] Марк Бюи квалифицирует его как нерезонансный. [15]

Случайные и истинные резонансы

[ редактировать ]

Одна из проблем заключается в том, что могут существовать слабые резонансы, которые будет трудно доказать из-за недостаточной точности определения орбит этих далеких объектов. Многие объекты имеют орбитальный период более 300 лет, и большинство из них наблюдались только в течение относительно короткой дуги наблюдения в несколько лет. Из-за их большого расстояния и медленного движения на фоне звезд могут пройти десятилетия, прежде чем орбиты многих из этих далеких орбит будут определены достаточно хорошо, чтобы с уверенностью подтвердить, является ли резонанс истинным или просто случайным . Истинный резонанс будет плавно колебаться, тогда как случайный, близкий к резонансу, будет циркулировать. [ нужна ссылка ] (См. «К формальному определению» ).

Моделирование Емельяненко и Киселевой в 2007 году показывает, что (131696) 2001 XT 254 либрирует в резонансе 3:7 с Нептуном. [16] Эта либрация может быть стабильной в течение периода от менее 100 миллионов до миллиардов лет. [16]

Орбитальный период 2001 XT 254 вокруг резонанса Нептуна 3:7 (2,333).

Емельяненко и Киселева также показывают, что (48639) TL 8 1995 года имеет вероятность нахождения в резонансе 3:7 с Нептуном менее 1%, но совершает обращения вблизи этого резонанса . [16]

Орбитальный период TL 8 1995 года не соответствовал резонансу Нептуна 3:7 (2,333).

К формальному определению

[ редактировать ]

Классы TNO не имеют общепринятых точных определений, границы часто неясны, а понятие резонанса не определено точно. Исследование Deep Ecliptic Survey представило формально определенные динамические классы, основанные на долгосрочной интеграции орбит в условиях комбинированных возмущений от всех четырех планет-гигантов. (см. также формальное определение классического КБО )

Вообще говоря, резонанс среднего движения может включать не только орбитальные периоды вида

где p и q — маленькие целые числа, λ и λ N — соответственно средние долготы объекта и Нептуна, но могут также включать долготу перигелия и долготу узлов ( элементарные см. в разделе «Орбитальный резонанс» примеры ).

Объект является резонансным, если для некоторых малых целых чисел (p,q,n,m,r,s) аргумент (угол), определенный ниже, является либрирующим (т.е. ограничен): [17]

где долготы перигелий и — долготы восходящих узлов Нептуна (с индексами «N») и резонансного объекта (без индексов).

Термин «либрация» обозначает здесь периодическое колебание угла вокруг некоторого значения и противопоставляется циркуляции , при которой угол может принимать все значения от 0 до 360°. Например, в случае Плутона резонансный угол либрирует около 180° с амплитудой около 86,6° градусов, т.е. угол периодически меняется от 93,4° до 266,6°. [18]

Все новые плутино, открытые в ходе Глубокого обзора эклиптики, оказались типа

похоже на резонанс среднего движения Плутона.

В более общем смысле, этот резонанс 2:3 является примером резонансов p:(p+1) (например, 1:2, 2:3, 3:4), которые, как оказалось, приводят к стабильным орбитам. [4] Их резонансный угол

В этом случае значение резонансного угла можно понять, заметив, что когда объект находится в перигелии, т.е. , затем

т.е. дает меру расстояния перигелия объекта от Нептуна. [4] Объект защищен от возмущений, удерживая его перигелий на расстоянии от Нептуна при условии, что либрирует под углом, далеким от 0°.

Методы классификации

[ редактировать ]

Поскольку элементы орбиты известны с ограниченной точностью, неопределенности могут привести к ложноположительным результатам (т. е. к классификации орбиты как резонансной, которая таковой не является). Недавний подход [19] учитывает не только текущую наиболее подходящую орбиту, но и две дополнительные орбиты, соответствующие неопределенностям данных наблюдений. Проще говоря, алгоритм определяет, будет ли объект по-прежнему классифицироваться как резонансный, если его фактическая орбита отличается от наиболее подходящей орбиты из-за ошибок в наблюдениях. Три орбиты численно интегрированы за период в 10 миллионов лет. Если все три орбиты остаются резонансными (т.е. аргумент резонанса является либрирующим, см. формальное определение ), классификация резонансного объекта считается безопасной. [19] Если только две из трех орбит либрируют, объект классифицируется как вероятно находящийся в резонансе. Наконец, если только одна орбита проходит тест, отмечается близость резонанса, чтобы стимулировать дальнейшие наблюдения для улучшения данных. [19] Два крайних значения большой полуоси, используемые в алгоритме, определены как соответствующие неопределенностям данных не более 3 стандартных отклонений . Такой диапазон значений полуоси должен, при ряде допущений, снизить вероятность выхода фактической орбиты за пределы этого диапазона до менее 0,3%. Метод применим к объектам, наблюдения которых охватывают не менее 3-х оппозиций. [19]

  1. ^ Хан, Джозеф М.; Малхотра, Рену (ноябрь 2005 г.). «Миграция Нептуна в возбужденный пояс Койпера: подробное сравнение моделирования с наблюдениями». Астрономический журнал . 130 (5): 2392–2414. arXiv : astro-ph/0507319 . Бибкод : 2005AJ....130.2392H . дои : 10.1086/452638 . S2CID   14153557 .
  2. ^ Малхотра, Рену (январь 1996 г.). «Структура фазового пространства вблизи резонансов Нептуна в поясе Койпера» (PDF) . Астрономический журнал (препринт). 111 : 504. arXiv : astro-ph/9509141 . Бибкод : 1996AJ....111..504M . дои : 10.1086/117802 . hdl : 2060/19970021298 . S2CID   41919451 . Архивировано (PDF) из оригинала 23 июля 2018 г. - через Сервер технических отчетов НАСА .
  3. ^ Чан, Э.И.; Джордан, AB (декабрь 2002 г.). «О Плутиносах и Тутиносах пояса Койпера». Астрономический журнал . 124 (6): 3430–3444. arXiv : astro-ph/0210440 . Бибкод : 2002AJ....124.3430C . дои : 10.1086/344605 . S2CID   13928812 .
  4. ^ Перейти обратно: а б с Малхотра, Рену (июль 1995 г.). «Происхождение орбиты Плутона: последствия для Солнечной системы за пределами Нептуна» . Астрономический журнал . 110 (1): 420–429. arXiv : astro-ph/9504036 . Бибкод : 1995AJ....110..420M . дои : 10.1086/117532 . hdl : 2060/19970005091 . S2CID   10622344 — через Интернет-архив .
  5. ^ Малхотра, Рену ; Дункан, Мартин Дж.; Левисон, Гарольд Ф. (май 2000 г.). «Динамика пояса Койпера» (PDF) . В Мэннингсе, Винсент; Босс, Алан П .; Рассел, Сара С. (ред.). Протозвезды и планеты IV (препринт). Серия «Космическая наука». Издательство Университета Аризоны. п. 1231. arXiv : astro-ph/9901155 . Бибкод : 2000prpl.conf.....M . ISBN  978-0816520596 . LCCN   99050922 . Архивировано (PDF) из оригинала 11 августа 2017 года – через Лунную и Планетарную лабораторию .
  6. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Архив Джонстона (27 декабря 2019 г.). «Список известных транснептуновых объектов (и других объектов внешней Солнечной системы)» .
  7. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Бьюи, М.В. «Классификация объектов глубокой эклиптической съемки» . Проверено 9 ноября 2019 г.
  8. ^ «Список троянов Нептуна» . Центр малых планет . 10 июля 2017 года . Проверено 4 августа 2017 г.
  9. ^ де ла Фуэнте Маркос, К.; де ла Фуэнте Маркос, Р. (ноябрь 2012 г.). «Четыре временных коорбитали Нептуна: (148975) 2001 XA255, (310071) 2010 KR59, (316179) 2010 EN65 и 2012 GX17». Астрономия и астрофизика . 547 : 7.arXiv : 1210.3466 . Бибкод : 2012A&A...547L...2D . дои : 10.1051/0004-6361/201220377 . S2CID   118622987 . (вращающаяся рамка)
  10. ^ Перейти обратно: а б с М. Тискарено; Р. Малхотра (2009). «Хаотическая диффузия резонансных объектов пояса Койпера». Астрономический журнал . 194 (3): 827–837. arXiv : 0807.2835 . Бибкод : 2009AJ....138..827T . дои : 10.1088/0004-6256/138/3/827 . S2CID   1764121 .
  11. ^ Ликавка, Патрик София и Мукаи, Тадаши (июль 2007 г.). «Динамическая классификация транснептуновых объектов: исследование их происхождения, эволюции и взаимосвязи» . Икар . 189 (1): 213–232. Бибкод : 2007Icar..189..213L . дои : 10.1016/j.icarus.2007.01.001 .
  12. ^ Мэтью Дж. Холман; Мэтью Дж. Пейн; Уэсли Фрейзер; Педро Ласерда; Мишель Т. Баннистер; Майкл Лакнер; Ин-Дун Чен; Син Вен Линь; Кеннет В. Смит; Розита Кокотанекова; Дэвид Янг; К. Чемберс; С. Частель; Л. Денно; А. Фицсиммонс; Х. Флюэллинг; Томми Грав; М. Хубер; Ник Индуни; Рольф-Петер Кудрицкий; Алекс Кролевски; Р. Джедике; Н. Кайзер; Э. Лилли; Э. Манье; Закари Марк; К. Дж. Мич; М. Микели; Дэниел Мюррей; Алекс Паркер; Павлос Протопапас; Дарин Рагозин; Питер Верес; Р. Вейнскот; К. Уотерс; Р. Верик (2018). «Объект класса карликовая планета в резонансе 21:5 с Нептуном» . Письма астрофизического журнала . 855 (1). L6, 1 марта 2018 г. arXiv : 1709.05427 . Бибкод : 2018ApJ...855L...6H . дои : 10.3847/2041-8213/aaadb3 .
  13. ^ Д. Рагоцзин; М. Е. Браун (4 сентября 2007 г.). «Кандидаты в члены и оценка возраста семейства объекта пояса Койпера 2003 EL 61 ». Астрономический журнал . 134 (6): 2160–2167. arXiv : 0709.0328 . Бибкод : 2007AJ....134.2160R . дои : 10.1086/522334 . S2CID   8387493 .
  14. ^ Марк В. Буи (25 июня 2008 г.). «Подгонка орбиты и астрометрическая запись для 136108» . Юго-Западный научно-исследовательский институт (отдел космических наук). Архивировано из оригинала 18 мая 2011 г. Проверено 2 октября 2008 г.
  15. ^ «Орбита и астрометрия для 136108» . www.boulder.swri.edu . Проверено 14 июля 2020 г.
  16. ^ Перейти обратно: а б с Емельяненко В.В.; Киселева, Е.Л. (2008). «Резонансное движение транснептуновых объектов на орбитах с высоким эксцентриситетом». Письма по астрономии . 34 (4): 271–279. Бибкод : 2008AstL...34..271E . дои : 10.1134/S1063773708040075 . S2CID   122634598 .
  17. ^ Дж.Л. Эллиот, С.Д. Керн, К.Б. Клэнси, А.А.С. Гулбис, Р.Л. Миллис, М.В. Бьюи, Л.Х. Вассерман, Э.И. Чан, А.Б. Джордан, Д.Э. Триллинг и К.Дж. Мич Исследование глубокой эклиптики: поиск объектов пояса Койпера и кентавров. II. Динамическая классификация, плоскость пояса Койпера и основная популяция. Астрономический журнал, 129 (2006), стр. препринт. Архивировано 23 августа 2006 г. в Wayback Machine.
  18. ^ Марк Буи (12 ноября 2019 г.), Orbit Fit и астрометрический рекорд для 134340 , заархивировано из оригинала 11 ноября 2019 г.
  19. ^ Перейти обратно: а б с д Б. Гладман; Б. Марсден; К. ВанЛэрховен (2008). Номенклатура во внешней Солнечной системе . Бибкод : 2008ssbn.book...43G . ISBN  9780816527557 . {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помогите )

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 82554f43faf3119a4bd0c95b90be2bf3__1721702760
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/82/f3/82554f43faf3119a4bd0c95b90be2bf3.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Resonant trans-Neptunian object - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)