Brecha de Kirkwood

Histograma que muestra las cuatro brechas más prominentes de Kirkwood y una posible división en asteroides interiores, medianos y externos:
interior de la etiqueta principal (a
etiquetado principal intermedio (2.5 UA)
etiqueta principal externa (a ± 2,82 AU)

Una trama de asteroides y planetas del sistema solar interior al 9 de mayo de 2006 de manera que exponga las brechas de Kirkwood. Similar a la trama de posición, planetas (con trayectorias) son naranja, Júpiter es el más exterior en esta vista. Varias clases de asteroides son de color codificados: los asteroides de etiqueta principal 'genéricos' son blancos. Dentro del cinturón principal hay los Atens (rojo), Apolos (verde) y Amors (azul). Fuera del cinturón principal están los Hildas (azul) y los troyanos (verde). Todos los vectores de posición de objeto se han normalizado a la longitud del eje semi-major del objeto. Los huecos de Kirkwood son visibles en el cinturón principal.

Una brecha de Kirkwood es una brecha o buzamiento en la distribución de los ejes semi-mayores (o el equivalente de los períodos orbitales) de las órbitas de los asteroides del cinturón principal. Corresponden a las ubicaciones de las resonancias orbitales con Júpiter.

Por ejemplo, hay muy pocos asteroides con semieje mayor cerca de 2,50 AU, período de 3,95 años, lo que haría tres órbitas para cada órbita de Júpiter (por lo tanto, se llama resonancia orbital 3:1). Otras resonancias orbitales corresponden a períodos orbitales cuyas longitudes son fracciones simples de las de Júpiter. Las resonancias más débiles solo conducen a una disminución de los asteroides, mientras que los picos en el histograma a menudo se deben a la presencia de una familia de asteroides prominente (consulte la Lista de familias de asteroides).

Las brechas fueron notadas por primera vez en 1866 por Daniel Kirkwood, quien también explicó correctamente su origen en las resonancias orbitales con Júpiter mientras era profesor en el Jefferson College en Canonsburg, Pensilvania.

La mayoría de los espacios de Kirkwood están agotados, a diferencia de las resonancias de movimiento medio (MMR) de Neptuno o la resonancia 3:2 de Júpiter, que retienen los objetos capturados durante la migración del planeta gigante del modelo de Niza. La pérdida de objetos de los espacios de Kirkwood se debe a la superposición de las resonancias seculares ν₅ y ν₆ dentro de las resonancias de movimiento medio. Como resultado, los elementos orbitales de los asteroides varían caóticamente y evolucionan hacia órbitas que cruzan planetas en unos pocos millones de años. Sin embargo, el MMR 2:1 tiene algunas islas relativamente estables dentro de la resonancia. Estas islas se agotan debido a la lenta difusión hacia órbitas menos estables. Este proceso, que se ha relacionado con Júpiter y Saturno cerca de una resonancia de 5:2, puede haber sido más rápido cuando las órbitas de Júpiter y Saturno estaban más juntas.

Más recientemente, se ha descubierto que un número relativamente pequeño de asteroides posee órbitas de alta excentricidad que se encuentran dentro de los espacios de Kirkwood. Los ejemplos incluyen los grupos Alinda y Griqua. Estas órbitas aumentan lentamente su excentricidad en una escala de tiempo de decenas de millones de años, y eventualmente saldrán de la resonancia debido a encuentros cercanos con un planeta importante. Esta es la razón por la cual los asteroides rara vez se encuentran en las brechas de Kirkwood.

Principales lagunas

Los espacios de Kirkwood más prominentes se encuentran en radios orbitales medios de:

• 1.780 UA (5:1 resonancia)
• 2.065 UA (4:1 resonancia)
• 2.502 UA (3:1 resonancia), hogar del grupo Alinda de asteroides
• 2.825 UA (5:2 resonancia)
• 2.958 UA (7:3 resonancia)
• 3.279 UA (2:1 resonancia), brecha Hecuba, hogar del grupo Griqua de asteroides.
• 3.972 UA (3:2 resonancia), hogar de los asteroides Hilda.
• 4.296 UA (4:3 resonancia), hogar del grupo Thule de asteroides.

También se encuentran brechas más débiles y/o más estrechas en:

• 1.909 UA (9:2 resonancia)
• 2.258 UA (7:2 resonancia)
• 2.332 UA (10:3 resonancia)
• 2.706 UA (8:3 resonancia)
• 3.031 UA (9:4 resonancia)
• 3.077 AU (11:5 resonancia)
• 3.474 UA (11:6 resonancia)
• 3.517 UA (9:5 resonancia)
• 3.584 UA (7:4 resonancia), hogar de los asteroides Cybele
• 3.702 UA (5:3 resonancia).

Zonas de asteroides

Los espacios no se ven en una instantánea simple de las ubicaciones de los asteroides en un momento dado porque las órbitas de los asteroides son elípticas y muchos asteroides aún cruzan los radios correspondientes a los espacios. La densidad espacial real de los asteroides en estos espacios no difiere significativamente de las regiones vecinas.

Las principales brechas ocurren en las resonancias de movimiento medio 3:1, 5:2, 7:3 y 2:1 con Júpiter. Un asteroide en la brecha de Kirkwood 3:1 orbitaría el Sol tres veces por cada órbita joviana, por ejemplo. Se producen resonancias más débiles en otros valores del semieje mayor, y se encuentran menos asteroides que en las cercanías. (Por ejemplo, una resonancia de 8:3 para asteroides con un semieje mayor de 2,71 AU).

La población principal o central del cinturón de asteroides se puede dividir en zonas internas y externas, separadas por la brecha de Kirkwood 3:1 a 2,5 UA, y la zona externa se puede dividir en zonas intermedias y externas por 5:2 brecha en 2.82 AU:

• Resonancia de 4:1 (2.06 UA)
  • Población de la zona I (zona interna)
• Resonancia de 3:1 (2.5 UA)
  • Población de la zona II (zona media)
• 5:2 brecha de resonancia (2.82 UA)
  • Población de la zona III (zona exterior)
• 2:1 brecha de resonancia (3.28 UA)

4 Vesta es el asteroide más grande en la zona interior, 1 Ceres y 2 Palas en la zona media, y 10 Hygiea en la zona exterior. 87 Sylvia es probablemente el asteroide más grande del Cinturón Principal más allá de la zona exterior.