Gap de Kirkwood

Daniel Kirkwood en 1857 notó por primera vez que la distribución de los asteroides en el cinturón principal del Sistema Solar no era homogénea: parecía haber lugares de acumulación y faltantes de asteroides.

Daniel Kirkwood

Estos faltantes no se encontraban ubicados en cualquier lugar, sino que sus distancias estaban relacionadas de alguna manera con la distancia -y periodo- de Júpiter.

Como?

Júpiter tiene un periodo (su año) de 11,86 años. Existen faltantes en:

      Distancia   periodo   relación con
         UA        años      el periodo
                             de Júpiter

        2,06       2,96          4:1
        2,50       3,95          3:1
        2,82       4,74          5:2
        2,95       5,08          7:3
        3,27       5,93          2:1

Este tipo de relaciones entre periodos se denomina resonancia. Por ejemplo el ultimo valor (5,93 años) corresponde a una resonancia 2:1.

Este tipo de relaciones entre periodos se denomina resonancia. Por ejemplo el ultimo valor (5,93 años) corresponde a una resonancia 2:1.

Que significa?

Que por ejemplo en esos periodos se encuentran en un numero redondo de veces. O sea, volviendo a la ultima resonancia, el asteroide da dos vueltas exactamente en cada 11,86 años, el periodo de Júpiter.


Distribución real de los asteroides en el Sistema Solar. En el eje vertical, la cantidad de asteroides x 200 (para que las diferencias sean mas visibles) por Unidad Astronómica. En el eje horizontal, la distancia al Sol en UA. Están marcadas las resonancias mas importantes.

No parece ser una casualidad, y no lo es.

Veamos un ejemplo:

Evidentemente tiene algo que ver Júpiter. Analicemos un poco que pasa con un asteroide que esta en el Gap de Kirkwood y otro que no lo esta:

Elegimos uno de 5,93 años (resonancia 2:1) y otro de 4,5 años (sin resonancia)

Con resonancia:

Supongamos que están alineados con el Sol. La linea es Sol, asteroide, Júpiter.

Cada 11,86 años van a volver a encontrarse. Significa que la influencia gravitacional de Júpiter es importante cada 11,86 años. De hecho es tan importe que cada vez desvía un poco al asteroide (unos cientos de metros a varios kilómetros).

En un periodo de 1 millón de años, se vuelven a encontrar aproximadamente 84000 veces.

Sin resonancia

Volvemos a las mismas condiciones iniciales, están alineados, pero ahora no se encuentran tan seguido. En 1 millón de años sufre encuentros cercanos con con el planeta gigante aproximadamente 19000 veces.

Esto representa el 20% de las veces que ocurre en la zona de resonancia, y los asteroides son mucho menos perturbados en sus órbitas.

Los Gap o Lagunas de Kirkwood vistas desde el norte del Sistema Solar.

Así Júpiter conduce fuera de las zonas de resonancia a los asteroides mucho mas efectivamente que en las zonas donde no hay resonancia.

Igualmente no significa que no haya asteroides en los Gap, sino que son muchos menos.

Y en otros lugares?

Ya el mismo Kikwood sugirió en el paper original que en los anillos de Saturno, podría ocurrir algo similar.

Los anillos con los nombres principales, y visibles cientos de divisiones. La mas gruesa, entre los anillos “A” y “B” es la División de Cassini.

Hay una relación de este tipo entre la parte interna de la División de Cassini y el satélite Mimas, o la División de Huygens, tambien con Mimas (resonancia 2:1), pero no todas las divisiones pueden explicarse de esta manera, aunque evidentemente es parte del proceso de formación de las divisiones.