Kirkwood-Lücke - Kirkwood gap

Histogramm, das die vier prominentesten Kirkwood-Lücken und eine mögliche Unterteilung in innere, mittlere und äußere Hauptgürtel- Asteroiden zeigt:
  innerer Hauptriemen ( a < 2,5 AU )
  Zwischenhauptriemen (2,5 AU < a < 2,82 AU)
  äußerer Hauptgurt (a > 2,82 AU)

Eine Kirkwood-Lücke ist eine Lücke oder ein Einbruch in der Verteilung der großen Halbachsen (oder äquivalent der Umlaufperioden ) der Umlaufbahnen von Hauptgürtel- Asteroiden . Sie entsprechen den Orten der Orbitalresonanzen mit Jupiter .

Zum Beispiel gibt es nur sehr wenige Asteroiden mit einer großen Halbachse in der Nähe von 2,50 AE , Periode 3,95 Jahre, was drei Umlaufbahnen für jede Umlaufbahn des Jupiter ergeben würde (daher die 3:1 Orbitalresonanz genannt). Andere Bahnresonanzen entsprechen Bahnperioden, deren Längen einfache Bruchteile von Jupiters sind. Die schwächeren Resonanzen führen nur zu einer Erschöpfung der Asteroiden, während Spitzen im Histogramm oft auf das Vorhandensein einer prominenten Asteroidenfamilie zurückzuführen sind (siehe Liste der Asteroidenfamilien ) .

Die Lücken wurden erstmals 1866 von Daniel Kirkwood bemerkt , der als Professor am Jefferson College in Canonsburg, Pennsylvania , auch ihren Ursprung in den Orbitalresonanzen mit Jupiter richtig erklärte .

Die meisten der Kirkwood-Lücken sind aufgebraucht, im Gegensatz zu den Mean-Motion-Resonanzen (MMR) von Neptun oder der 3:2-Resonanz von Jupiter, die Objekte zurückhalten, die während der Riesenplanetenwanderung des Modells von Nizza eingefangen wurden . Der Verlust von Objekten aus den Kirkwood-Lücken ist auf die Überlappung der 5 und ν 6 säkularen Resonanzen innerhalb der Mean-Motion-Resonanzen zurückzuführen. Die Bahnelemente der Asteroiden variieren dadurch chaotisch und entwickeln sich innerhalb weniger Millionen Jahre zu planetendurchquerenden Bahnen. Das 2:1 MMR hat jedoch einige relativ stabile Inseln innerhalb der Resonanz. Diese Inseln sind aufgrund der langsamen Diffusion auf weniger stabile Umlaufbahnen erschöpft. Dieser Prozess, der damit verbunden ist, dass Jupiter und Saturn sich in der Nähe einer 5:2-Resonanz befinden, könnte schneller verlaufen sein, als die Umlaufbahnen von Jupiter und Saturn näher beieinander lagen.

In jüngerer Zeit wurde festgestellt, dass eine relativ kleine Anzahl von Asteroiden Umlaufbahnen mit hoher Exzentrizität besitzt, die innerhalb der Kirkwood-Lücken liegen. Beispiele hierfür sind die Gruppen Alinda und Griqua . Diese Umlaufbahnen erhöhen langsam ihre Exzentrizität auf einer Zeitskala von zig Millionen Jahren und werden schließlich aufgrund von engen Begegnungen mit einem großen Planeten aus der Resonanz ausbrechen. Aus diesem Grund werden Asteroiden selten in den Kirkwood-Lücken gefunden.

Hauptlücken

Die prominentesten Kirkwood-Lücken befinden sich bei mittleren Bahnradien von:

  • 1.780 AU (5:1 Resonanz)
  • 2.065 AU (4:1 Resonanz)
  • 2.502 AE (3:1 Resonanz), Heimat der Alinda-Gruppe von Asteroiden
  • 2.825 AE (5:2-Resonanz)
  • 2.958 AE (7:3 Resonanz)
  • 3.279 AE (2:1 Resonanz), Hekuba-Lücke, Heimat der Asteroidengruppe Griqua .
  • 3.972 AE (3:2-Resonanz), Heimat der Hilda-Asteroiden .
  • 4.296 AE (4:3-Resonanz), Heimat der Thule- Asteroidengruppe.

Schwächere und/oder schmalere Lücken finden sich auch bei:

  • 1.909 AU (9:2-Resonanz)
  • 2.258 AE (7:2-Resonanz)
  • 2.332 AE (10:3-Resonanz)
  • 2.706 AU (8:3 Resonanz)
  • 3.031 AU (9:4 Resonanz)
  • 3.077 AE (11:5 Resonanz)
  • 3.474 AE (11:6 Resonanz)
  • 3.517 AE (9:5 Resonanz)
  • 3.584 AE (7:4 Resonanz), Heimat der Cybele-Asteroiden
  • 3.702 AE (5:3-Resonanz).

Asteroidenzonen

Die Lücken sind zu keinem Zeitpunkt in einer einfachen Momentaufnahme der Positionen der Asteroiden zu sehen, da die Umlaufbahnen von Asteroiden elliptisch sind und viele Asteroiden immer noch die den Lücken entsprechenden Radien durchqueren. Die tatsächliche räumliche Dichte der Asteroiden in diesen Lücken unterscheidet sich nicht wesentlich von den Nachbarregionen.

Die Hauptlücken treten bei den 3:1, 5:2, 7:3 und 2:1 Mean-Motion-Resonanzen mit Jupiter auf. Ein Asteroid in der 3:1 Kirkwood-Lücke würde die Sonne beispielsweise dreimal für jede Jupiter-Umlaufbahn umkreisen. Schwächere Resonanzen treten bei anderen halben Hauptachsenwerten auf, wobei weniger Asteroiden gefunden werden als in der Nähe. (Zum Beispiel eine 8:3-Resonanz für Asteroiden mit einer großen Halbachse von 2,71 AE).

Die Haupt- oder Kernpopulation des Asteroidengürtels kann in die innere und äußere Zone unterteilt werden, getrennt durch die 3:1-Kirkwood-Lücke bei 2,5 AE, und die äußere Zone kann durch die 5:2-Lücke weiter in mittlere und äußere Zonen unterteilt werden bei 2,82 AE:

  • 4:1 Resonanz (2,06 AU)
    • Bevölkerung der Zone I (innere Zone)
  • 3:1 Resonanz (2,5 AU)
    • Bevölkerung der Zone II (mittlere Zone)
  • 5:2 Resonanzlücke (2,82 AU)
    • Bevölkerung der Zone III (äußere Zone)
  • 2:1 Resonanzlücke (3,28 AU)

4 Vesta ist der größte Asteroid in der inneren Zone, 1 Ceres und 2 Pallas in der mittleren Zone und 10 Hygiea in der äußeren Zone. 87 Sylvia ist wahrscheinlich der größte Asteroid des Main Belt außerhalb der äußeren Zone.

Siehe auch

Verweise

Externe Links