En mecánica celeste, se dice que hay resonancia orbital cuando las
órbitas de dos cuerpos tienen períodos cuya razón es una fracción de
números enteros simple. Ello significa que se ejercen una influencia
gravitatoria regular. Las resonancias tienen un doble efecto: en algunos
casos estabiliza y en otros desestabiliza las órbitas. En el Sistema
Solar tenemos muchos ejemplos de resonancias. Vamos a repasar los casos
más llamativos e importantes.
Ejemplos estabilizadores:
-Júpiter y Saturno tienen los periodos orbitales en una resonancia 5:2.
Ello significa que cada 5 vueltas al Sol que da Júpiter, Saturno da 2.
-Las lunas de Júpiter Ganímedes, Europa, e Ío están en una resonancia orbital 1:2:4.
-Entre los satélites de Saturno hay 6 cuyos periodos están relacionados:
El periodo de Mimas es 1/2 del de Tetis
El periodo de Encélado es 1/2 del de Dione
El periodo de Hiperión es 4/3 del de Titán
-Muchos de los satélites presentan una rotación síncrona; es decir,
tardan el mismo tiempo en girar sobre sí mismos que alrededor del
planeta. Se dice que están en resonancia 1:1. Esto significa que el
satélite presenta al planeta siempre la misma cara. El ejemplo más
llamativo es el de la Tierra y la Luna, pero la inmensa mayoría de
satélites están en esta situación. Entre ellos todos los grandes
satélites de Júpiter y Saturno. La razón es la fuerza de marea que ha
parado el giro del satélite respecto a su planeta. Para ello el satélite
tiene que ser grande y estar cerca del planeta.
-Por estar cerca del Sol, Mercurio tiene su periodo de rotación que es 2/3 del periodo de traslación alrededor del Sol.
--Los plutinos son objetos transneptunianos que están en resonancia
orbital 3:2 con Neptuno. Esto significa que efectúan dos órbitas
alrededor del Sol al tiempo que Neptuno realiza tres órbitas. Por esto,
aunque crucen la órbita del planeta gigante, ésta no los puede expulsar
gravitatoriamente.
Como esta característica la comparte Plutón, estos cuerpos se denominan plutinos ("plutones pequeños").
Los plutinos forman la parte interior del cinturón de Kuiper.
Aproximadamente la cuarta parte de los objetos conocidos del cinturón de
Kuiper son plutinos.
A su vez, los twotinos son objetos del cinturón de Kuiper que están en
resonancia orbital 1:2 con Neptuno, es decir, que efectúan una órbita
alrededor del Sol mientras Neptuno realiza dos. Su nombre es un acrónimo
derivado de las palabras inglesas "two" y "plutino". Hasta el momento
se han descubierto alrededor de una docena de estos objetos. También se
han localizado cuerpos en otras resonancias.
No se deben confundir los términos plutino y plutoide. Los plutinos son
objetos que tienen características orbitales similares a Plutón,
independientemente de su tamaño. Los plutoides son objetos
transneptunianos con un tamaño similar al de Plutón, independientemente
del grupo orbital al que pertenezcan.
¿Qué efectos desestabilizadores conocemos?
-La resonancia de Júpiter es responsable de los huecos de Kirkwood o
ausencia de asteroides a determinadas distancias del cinturón de
asteroides que guardan una relación conmensurable con el periodo orbital
de Júpiter. Los principales huecos se hallan a distancias en que los
asteroides tardarían en orbitar 1/3, 2/5, 3/7 y 1/2 de lo que tarda
Júpiter.
-En los anillos de planetas, y fundamentalmente de los Anillos de
Saturno, que es el más denso, cerca de las distancias radiales del
planeta a las que las partículas del disco tendrían un período orbital
conmensurado con el de uno de los satélites del planeta (1/2, 1/3, 2/5 o
en general n/m) la amplificación del efecto gravitatorio del satélite
durante largos períodos hace que se pierden partículas en una banda
situada a la distancia radial correspondiente a una resonancia. La
explicación estriba en que cada n-órbitas del satélite natural, la
partícula del anillo da m-vueltas exactas, por lo que al cabo del tiempo
en que el satélite natural da n-vueltas se halla a la mínima distancia
de la partícula, causando un tirón gravitacional que hace que las
órbitas de las partículas dejen de ser circulares.
Y aumenta la probabilidad de que las partículas choquen con sus vecinas
menos perturbadas. ¿Qué acontece entonces? Se pierden partículas en una
banda situada a la distancia radial correspondiente a una resonancia. La
banda suele abarcar una anchura natural de unas decenas de kilómetros.
El cuerpo principal del sistema de anillos de Saturno incluye, por su
proximidad al planeta, los brillantes anillos B y A. Entre ambos está la
división de Cassini, de 5.000 kilómetros de ancho. Las partículas de la
proximidad del borde exterior del anillo B (borde interior de la
División de Cassini) describen órbitas en torno a Saturno en 11h 24m,
aproximadamente dos veces por cada órbita completa del satélite Mimas,
tres veces por cada órbita completa del satélite Encélado y cuatro veces
por cada órbita completa del satélite Tetis. Estas resonancias son las
responsables de la división de Cassini.
Este artículo se publicó en Astrofísica y Física hace algo más de un año, pero lo retomamos por el interés que tuvo y porque este mes estaré muy ocupada para redactar nuevos post. Muchas gracias a todos por leernos.
¿Se sabe si las resonancias pueden explicar la ley de Bode? Gracias.
ResponderEliminarSí, puede hacerlo. De hecho podemos saber gracias a esta ley si hay presencia de exoplanetas pequeños entre otros exoplanetas más grandes por la influencia gravitatoria que hay entre ellos y porque según la Ley de Bode, hay unos "posibles huecos" donde un mundo puede orbitar de forma estable. Y si orbita de forma estable es porque está en una resonancia constructiva.
EliminarUn saludo!