Rezonans trans-Neptün nesnesi - Resonant trans-Neptunian object

Olarak astronomi , bir rezonant trans- Neptüniyen nesne a, trans-Neptüniyen nesne (TNO) ortalama hareket yörünge rezonans ile Neptune . Rezonans nesnelerinin yörünge periyotları, Neptün periyodu ile basit bir tamsayı ilişkisi içindedir, örneğin 1:2, 2:3, vb. Rezonans TNO'ları, ya ana Kuiper kuşağı popülasyonunun bir parçası ya da daha uzaktaki dağınık disk popülasyonunun bir parçası olabilir. .

Dağıtım

Trans-Neptün nesnelerinin dağılımı. Daha güçlü rezonansları işgal eden nesneler kırmızı renktedir.

Diyagram, bilinen trans-Neptün nesnelerinin dağılımını göstermektedir. Rezonans nesneleri kırmızı ile çizilir. Neptün ile yörünge rezonansları dikey çubuklarla işaretlenmiştir: 1:1, Neptün'ün yörüngesinin ve truva atlarının konumunu gösterir ; 2:3, Pluto ve plutinos'un yörüngesini gösterir ; ve 1:2, 2:5, vb. bir dizi daha küçük aileyi işaretler. Tanımlaması 2: 3 veya 3: 2 , her iki tNOS aynı rezonans bakın. Belirsizlik yoktur, çünkü TNO'lar tanım gereği Neptün'ünkinden daha uzun periyotlara sahiptir. Kullanım, yazara ve araştırma alanına bağlıdır.

Menşei

Neptün'ün rezonanslarının ayrıntılı analitik ve sayısal çalışmaları, nesnelerin nispeten kesin bir enerji aralığına sahip olması gerektiğini göstermiştir. Nesnenin yarı ana ekseni bu dar aralıkların dışındaysa, yörünge geniş çapta değişen yörünge elemanları ile kaotik hale gelir. TNO'lar keşfedildikçe, %10'dan fazlasının rastgele dağılımdan çok 2:3 rezonanslarda olduğu bulundu. Neptün'ün göçü sırasında nesnelerin daha uzak mesafelerden süpürülen rezonanslarla toplandığına inanılıyor. İlk TNO'nun keşfinden çok önce, dev gezegenler ve büyük bir küçük parçacık diski arasındaki etkileşimin , açısal momentum transferi yoluyla Jüpiter'in içe göç etmesini ve Satürn, Uranüs ve özellikle Neptün'ün dışa göç etmesini sağlayacağı öne sürüldü . Bu nispeten kısa süre boyunca, Neptün'ün rezonansları uzayı süpürecek ve nesneleri başlangıçta değişen güneş merkezli yörüngelerde rezonansa sıkıştıracaktır.

Bilinen popülasyonlar

1:1 rezonans (Neptün truva atları, dönem ~164.8 yıl)

Güneş - Neptün Lagrange noktalarının yakınında, Neptün'ünkine benzer yarı büyük eksenlere sahip yörüngeleri takip eden birkaç nesne keşfedildi . (Jüpiter) Truva asteroitlerine benzetilerek adlandırılan bu Neptün truva atları , Neptün ile 1:1 rezonanstadır. Şubat 2020 itibariyle 28 tanesi biliniyor. Neptün'ün L ₅ Lagrange noktasının yakınında sadece 5 nesne var ve bunlardan birinin tanımlanması güvenli değil; diğerleri Neptün'ün L ₄ bölgesinde yer almaktadır . Ek olarak, (316179) 2010 EN 65 , şu anda L ₄ çevresinde serbest bırakmadan L ₃ bölgesi aracılığıyla L ₅ civarında serbest bırakmaya geçiş yapan sözde "atlama truva atı"dır .

L _4'te Önde Gelen Truva Atları

L _5'te Truva Atlarını Takip Etmek

2:3 rezonans ("plutinos", dönem ~247.94 yıl)

Hareketleri orcus ve Pluto bir de döner çerçeve bir süre ile e eşit Neptune sitesindeki yörünge süresi (Neptün sabit tutarak)

Plüton ve büyüklüğü göre olan uyduları (üst), albedo ve renk ile orcus ve IXION

39.4 AU'daki 2:3 rezonans, rezonans nesneleri arasında açık ara baskın kategoridir. Şubat 2020 itibariyle, 383 onaylanmış ve 99 olası üye kuruluşu içermektedir (175113) 2004 PF 115 gibi ). Bu 383 doğrulanmış plutinodan 338'inin yörüngeleri Deep Ecliptic Survey tarafından yürütülen simülasyonlarda güvence altına alındı . Bu rezonans yörüngeleri aşağıdaki nesneler adlandırılır plutinos sonra Pluto birinci vücut keşfettik. Büyük, numaralı plütinolar şunları içerir:

3:5 rezonans (dönem ~275 yıl)

Şubat 2020 itibariyle, 47 nesnenin Neptün ile 3:5 yörünge rezonansında olduğu doğrulandı. Numaralandırılmış nesneler arasında şunlar vardır:

4:7 rezonans (dönem ~290 yıl)

Başka bir nesne popülasyonu, Güneş'in yörüngesinde 43,7 AU'da ( klasik nesnelerin ortasında ) dönüyor . Nesneler oldukça küçüktür (iki istisna, H >6) ve çoğu ekliptik yakın yörüngeleri takip eder . Şubat 2020 itibariyle, 55 4:7 rezonanslı nesne, yörüngelerini Derin Tutulma Araştırması ile güvence altına aldı. İyi kurulmuş yörüngelere sahip nesneler şunları içerir:

1:2 rezonans ("twotinos", dönem ~330 yıl)

47.8 AU Bu rezonans genellikle kabul edilir dış kenarı arasında Kuiper kuşağı ve bu rezonans nesneler bazen şu şekilde ifade edilir twotinos . Twotinos, 15 dereceden daha az eğime sahiptir ve genellikle 0.1 ile 0.3 arasında orta dereceli eksantrikliklere sahiptir. Bilinmeyen sayıda 2:1 rezonans, muhtemelen Neptün'ün göçü sırasında rezonans tarafından süpürülen gezegenimsi bir diskten kaynaklanmadı, ancak zaten dağılmışken yakalandılar.

Bu rezonansta plutinolardan çok daha az nesne vardır. Johnston Arşivi 99'u sayarken, Deep Ecliptic Survey tarafından yapılan simülasyonlar Şubat 2020 itibariyle 73'ü doğruladı. Uzun vadeli yörünge entegrasyonu, 1:2 rezonansının 2:3 rezonanstan daha az kararlı olduğunu gösteriyor; 1 nesnelerin sadece% 15: 2 rezonans 4 hayatta bulunmuştur Gyr plutinos% 28 ile karşılaştırıldığında. Sonuç olarak, iki tenlinin başlangıçta plutinolar kadar çok olması olabilir, ancak nüfusları o zamandan beri plutinolarınkinin önemli ölçüde altına düştü.

İyi belirlenmiş yörüngelere sahip nesneler şunları içerir ( mutlak büyüklük sırasına göre ):

2:5 rezonans (dönem ~410 yıl)

Şubat 2020 itibariyle 57 onaylanmış 2:5 rezonanslı nesne var.

55.4 AU'da iyi kurulmuş yörüngelere sahip nesneler şunları içerir:

1:3 rezonans (~500 yıl periyodu)

Johnston's Archive, Şubat 2020 itibariyle 14 1:3 rezonanslı nesne sayıyor. Deep Ecliptic Survey'e göre bunlardan bir düzinesi güvenli:

Diğer rezonanslar

(523794) 2015 RR ₂₄₅ bir 2 librating sitesindeki yörünge: 9 rezonans Neptune

Şubat 2020 itibariyle, sınırlı sayıda nesne için aşağıdaki yüksek dereceli rezonanslar onaylanmıştır:

Haumea

Serbestlenmesi, bir de Haumea nominal yörüngesinin döner çerçeve ile Neptün durur (bakınız 2 Pallas olmayan librating bir örnek için)

Libration açısı${\görüntüleme stili\phi }$ Neptün ile Haumea zayıf 07:12 rezonans, önümüzdeki 5 milyon yıldan daha${\displaystyle \phi ={\rm {12\cdot \lambda -{\rm {7\cdot \lambda _{\rm {N}}-{\rm {5\cdot \varpi -{\rm {1\ cdot \Omega }}}}}}}}}$

Haumea'nın Neptün ile aralıklı 7:12 yörünge rezonansında olduğu düşünülüyor. Onun yükselen düğüm milyon 4.6 hakkında yıllık bir süre ile presesyon ve rezonans presesyon döngüsü başına iki kez bozuldu, ya her 2,3 milyon yıl sadece yüz bin yıl kadar sonra geri dönmek için. Marc Buie , onu rezonanssız olarak nitelendiriyor. ${\görüntüleme stili\Omega }$

Tesadüfi ve gerçek rezonanslar

Endişelerden biri, zayıf rezonansların var olabileceği ve bu uzak nesnelerin yörüngelerindeki mevcut doğruluk eksikliği nedeniyle kanıtlanmasının zor olacağıdır. Birçok nesnenin yörünge periyotları 300 yıldan fazladır ve çoğu sadece birkaç yıllık nispeten kısa bir gözlem yayında gözlemlenmiştir . Büyük uzaklıkları ve arka plandaki yıldızlara karşı yavaş hareketleri nedeniyle, bu uzak yörüngelerin birçoğunun, bir rezonansın doğru mu yoksa yalnızca tesadüf mü olduğunu güvenle doğrulamak için yeterince iyi belirlenmesi on yıllar alabilir . Gerçek bir rezonans düzgün bir şekilde salınırken, tesadüfi bir yakın rezonans dolaşacaktır. (Bkz. Resmi bir tanıma doğru )

2.007 göstermek Emel'yanenko ve Kiseleva tarafından Simülasyonlar o (131.696) 2001 XT 254 Neptün ile 7 rezonans: Bir 3'te librating edilir. Bu serbest bırakma, 100 milyon ila milyarlarca yıldan daha az bir süre için kararlı olabilir.

2001 XT, yörünge süresi ₂₅₄ Neptün 7 (2.333) rezonans: 3 çevresinde.

Emel'yanenko ve Kiseleva ayrıca (48639) 1995 TL 8'in Neptün ile 3:7 rezonansta olma olasılığının %1'den daha az olduğunu gösteriyor, ancak bu rezonansa yakın dolaşımlar yürütüyor .

Neptün'ün 3:7 (2.333) rezonansını kaçıran 1995 TL 8'lik yörünge periyodu .

Resmi bir tanımlamaya doğru

TNO sınıflarının evrensel olarak kabul edilmiş kesin tanımları yoktur, sınırlar genellikle belirsizdir ve rezonans kavramı kesin olarak tanımlanmamıştır. Derin Ekliptik Anketi resmen dört dev gezegenlerden kombine perturbations altında yörüngelerde uzun vadeli ileri entegrasyon dayalı dinamik sınıfları tanımlanmış kullanıma sunduk. (ayrıca klasik KBO'nun resmi tanımına bakın )

Genel olarak, ortalama hareket rezonansı yalnızca formun yörünge periyodlarını içermeyebilir.

${\displaystyle {\rm {p\cdot \lambda -{\rm {q\cdot \lambda _{\rm {N}}}}}}}$

p ve q küçük tam sayılardır, λ ve λ _N sırasıyla nesnenin ve Neptün'ün ortalama boylamlarıdır , ancak günberinin boylamını ve düğümlerin boylamlarını da içerebilir ( temel örnekler için yörünge rezonansına bakın )

Bir nesne, bazı küçük tamsayılar (p,q,n,m,r,s) için aşağıda tanımlanan bağımsız değişken (açı) serbest bırakıyorsa (yani sınırlandırılıyorsa) rezonanslıdır :

${\displaystyle \phi ={\rm {p\cdot \lambda -{\rm {q\cdot \lambda _{\rm {N}}-{\rm {m\cdot \varpi -{\rm {n\ cdot \Omega -{\rm {r\cdot \varpi _{\rm {N}}-{\rm {s\cdot \Omega _{\rm {N}}}}}}}}}}}} }}$

burada olan perihelia arasında boylam ve boylamları olan artan düğümleri Neptun'daki ve rezonans nesne (herhangi bir alt simgeler) (alt simgeler "K") ile. ${\görüntüleme stili \varpi }$${\görüntüleme stili\Omega }$

Serbest bırakma terimi burada açının bir değer etrafında periyodik salınımını ifade eder ve açının 0'dan 360°'ye kadar tüm değerleri alabileceği dolaşıma karşıdır . Örneğin, Plüton durumunda, rezonans açısı yaklaşık 86.6° genlik ile 180° civarında salınır, yani açı periyodik olarak 93.4°'den 266.6°'ye değişir. ${\görüntüleme stili\phi }$

Derin Tutulma Araştırması sırasında keşfedilen tüm yeni plütinoların , bu tipte olduğu kanıtlandı.

${\displaystyle \phi ={\rm {3\cdot \lambda -{\rm {2\cdot \lambda _{\rm {N}}-\varpi }}}}}$

Plüton'un ortalama hareket rezonansına benzer.

Daha genel olarak, bu 2:3 rezonansı, kararlı yörüngelere yol açtığı kanıtlanmış p:(p+1) (örneğin 1:2, 2:3, 3:4) rezonanslarının bir örneğidir. Onların rezonans açısı

${\displaystyle \phi ={\rm {p\cdot \lambda -{\rm {q\cdot \lambda _{\rm {N}}-({\rm {p-{\rm {q)\cdot \ varpi }}}}}}}}}$

Bu durumda, rezonans açısının önemi , nesne günberi konumundayken, yani , o zaman not edilerek anlaşılabilir.${\görüntüleme stili \fi\,}$${\displaystyle \lambda =\varpi }$

${\displaystyle \phi =q\cdot (\varpi -\lambda _{\rm {N}})}$

yani nesnenin günberisinin Neptün'e olan uzaklığının bir ölçüsünü verir. Obje, 0°'den uzak bir açı etrafında serbest kalması şartıyla, günberisini Neptün'den uzak tutarak bozulmadan korunur. ${\görüntüleme stili \fi\,}$${\görüntüleme stili \fi\,}$

sınıflandırma yöntemleri

Yörünge elemanları sınırlı bir kesinlikle bilindiğinden, belirsizlikler yanlış pozitiflere yol açabilir (yani, olmayan bir yörüngenin rezonantı olarak sınıflandırma). Yakın tarihli bir yaklaşım, yalnızca mevcut en uygun yörüngeyi değil, aynı zamanda gözlem verilerinin belirsizliklerine karşılık gelen iki ek yörüngeyi de dikkate alır. Basit bir ifadeyle, algoritma, gözlemlerdeki hataların sonucu olarak, gerçek yörüngesi en uygun yörüngeden farklıysa, nesnenin hala rezonans olarak sınıflandırılıp sınıflandırılmayacağını belirler. Üç yörünge, 10 milyon yıllık bir süre boyunca sayısal olarak entegre edilmiştir. Üç yörüngenin tümü rezonans halinde kalırsa (yani rezonansın argümanı serbest bırakılıyorsa, resmi tanıma bakınız ), rezonans nesnesi olarak sınıflandırma güvenli kabul edilir. Üç yörüngeden sadece ikisi serbest bırakılıyorsa, nesne muhtemelen rezonans olarak sınıflandırılır . Son olarak, testi yalnızca bir yörünge geçerse , verileri iyileştirmek için daha fazla gözlemi teşvik etmek için rezonansın çevresi not edilir. Algoritmada kullanılan yarı ana eksenin iki uç değeri, en fazla 3 standart sapmanın veri belirsizliklerine karşılık gelecek şekilde belirlenir . Bu tür yarı eksen değerleri aralığı, bir dizi varsayımla, gerçek yörüngenin bu aralığın ötesinde olma olasılığını %0,3'ün altına düşürmelidir. Yöntem, gözlemleri en az 3 karşıtlığı kapsayan nesnelere uygulanabilir.

Referanslar

daha fazla okuma

• John K.Davies; Luis H. Barrera, ed. (2004-08-03). Edgeworth-Kuiper Kuşağının İlk On Yıllık İncelemesi . Springer. ISBN'si 1-4020-1781-2.
• EI Chiang; JR Sever; RL Milli; MW Buie; LH Wasserman ve KJ Meech (Haziran 2003). "Kuiper Kuşağının Rezonans ve Laik Aileleri". Dünya, Ay ve Gezegenler . Springer Hollanda. 92 (1–4): 49–62. arXiv : astro-ph/0309250 . Bibcode : 2003EM&P...92...49C . doi : 10.1023/B:MOON.0000031924.20073.d0 . S2CID  189905712 .
• EI Chiang; AB Ürdün; RL Milli; MW Buie; LH Wasserman; JL Elliot; SD Çekirdek; DE Trilling; KJ Meech ve RM Wagner (2003-01-21). "Kuiper Kuşağı'nda rezonans işgali: 5:2 ve truva atı rezonanslarının vaka örnekleri". Astronomik Dergisi . 126 (1): 430–443. arXiv : astro-ph/0301458 . Bibcode : 2003AJ....126..430C . doi : 10.1086/375207 . S2CID  54079935 .
• Renu Malhotra. "Bir Enkaz Diski Olarak Kuiper Kuşağı" (PDF) . Orijinalinden (PDF) 2005-10-22 tarihinde arşivlendi . Alıntı günlüğü gerektirir |journal=( yardım ) ( HTML olarak )