La fascia degli asteroidi compresa tra Marte e Giove |
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Istogramma della
distribuzione dei semiassi maggiori degli asteroidi |
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Lacune ["gap"]
nella distribuzine dei semiassi maggiori degli asteroidi |
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«... Sono
passati 100 anni dalla scoperta delle lacune [“gap”]
di Kirkwood relativamente alla distribuzione dei semiassi maggiori degli
asteroidi, e non abbiamo ancora [1981]
una teoria soddisfacente della loro origine. [...]
(1) »
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Queste ipotesi che vanno per la maggiore:
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Le lacune sono solo un fenomeno statistico |
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Le lacune sono formate dalle sole forze gravitazionali |
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Le lacune si formano perché vicino alla
risonanza gli asteroidi tendono ad assumere larghe eccentricità
e pertanto possono essere estratti da un effetto collisionale con altri
asteroidi |
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Gli asteroidi non occupano mai le lacune |
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Riesame delle
ipotesi |
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L'ipotesi statistica ha portato alla
conclusione che gli asteroidi vicino alla risonanza non la attraversano
mai |
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L’ipotesi gravitazionale è stata studiata
analiticamente col modello planare del problema dei tre corpi ristretto.
In queste ipotesi gli asteroidi che si trovano nel “gap” non lo lasciano
mai |
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L’ipotesi collisionale è stata studiata
con la procedura mediata per il problema piano-ellittico, relativamente
ad asteroidi di prova nella stretta vicinanza della risonanza. Non si sono
avute evidenze di ampi aumenti della eccentricità. Inoltre lo studio
della probabilità di collisione ha mostrato che i valori sono molto
piccoli |
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Le ipotesi dinamiche necessarie per esplorare
la possibilità che gli asteroidi non siano mai nei “gap” non sono
state ancora pienamente approfondite |
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Gli studi e le
simulazioni del 1981 sulla lacuna 3:1 - risonanza
instabile con Giove |
Il problema di spiegare la formazione
del “gap” relativo alla risonanza 3:1
degli asteroidi con Giove è stato affrontato in modo analitico e
sviluppato con l’aiuto del computer da Jack
Wisdom (1)
un contemporaneo di
Bepi Colombo su questo argomento.
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Egli ha affrontato il problema con varie gradualità,
partendo dalle modellizzazioni planari più semplici.
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Le non conferme ottenute coi modelli semplificati
hanno condotto ad inserire un modello tridimensionale anziché planare,
a considerare l’inclinazione dell’orbita di Giove, l’orbita di Giove non
è fissa ma soggetta alle perturbazioni secolari, e , da un punto
di vista strettamente matematico, sono stati inseriti nello sviluppo delle
equazioni anche i termini di ordine superiore [almeno il 4° ordine]
nella eccentricità, sono stati inseriti i termini risonanti di lungo
periodo e le perturbazioni di alta frequenza.
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Inoltre si è constatato che i tempi per
ottenere la lacuna sono più lunghi di quanto fosse stato preventivato
fino ad allora.
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Si è scoperto così che con questo
modello più articolato, dopo un adeguato periodo di tempo la eccentricità
dell’orbita dell’asteroide vicino alla risonanza 3:1, improvvisamente si
impenna da valori bassi [minori
di 0,10] a valori
grandi [maggiori
di 0,3], quanto
basta per poter incrociare l’orbita di Marte.
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Ipotizzando che nel tempo Marte, tramite effetto
“fionda” ["fly-by"],
rimuova gli asteroidi con eccentricità maggiore di 0,3 a cavallo
della fascia di risonanza 3:1, si ottiene un forma della lacuna del tutto
simile a quella misurata nella distribuzione dei semi assi maggiori.
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Il tempo di vita di un “Mars
crosser” [eccentricità maggiore di
0,3] è
stato stimato in 200 milioni di anni.
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La lacuna 3:1
si forma in modo compiuto nell’arco di 18
milioni di anni.
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Ecco riassunto in una figura
il risultato dello studio: |
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(1)
Jack Widsom - "The Origin of the Kirkwood
Gaps: a Mapping for Asteroidal Motion near the 3/1 Commensurability"
– The Astronomical
Journal - 1981 |
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