Резонансные транснептуновые объекты

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.

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)

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]:

• (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)

Основная статья: Троянские астероиды Нептуна

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

Этот раздел статьи ещё не написан. Согласно замыслу одного из участников Википедии, на этом месте должен располагаться специальный раздел. Вы можете помочь проекту, написав этот раздел.

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)