Астероиды Хильды: Группа в орбитальном резонансе с Юпитером
Hilda asteroid
Астероиды Хильды: группа свыше 5000 астероидов в 3:2 орбитальном резонансе с Юпитером. Характеристики орбит: 3.7-4.2 AU, эксцентриситет <0.3, наклон <20°.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Группа астероидов в орбитальном резонансе с Юпитером
Group of asteroids in orbital resonance with Jupiter
Астероиды Хильды (прил. хильдийские) — динамическая группа, состоящая из более чем 5000 астероидов, расположенных за поясом астероидов, но внутри орбиты Юпитера, и находящихся в орбитальном резонансе 3:2 с Юпитером. На следующем обороте их афелий синхронизируется со следующей точкой Лагранжа в последовательности. Поскольку углы между точками Лагранжа составляют 120°, к моменту завершения орбиты астероидом Хильды, Юпитер завершит 360° − 120° или две трети своего собственного оборота. Орбита астероида Хильды имеет большую полуось от 3,7 до 4,2 а.е. (среднее значение за длительный период времени составляет 3,97), эксцентриситет менее 0,3 и наклонение менее 20°. Внутри группы Хильды выделяют две столкновительные семьи: семья Хильды и семья Шубарта. Астероид 1911 Schubart дал название последней семье. Цвета поверхности астероидов Хильды часто соответствуют типам D и P с низким альбедо, однако небольшая часть относится к типу C. Астероиды типов D и P имеют цвета поверхности, а следовательно, и минералогический состав, схожий с составом ядер комет, что указывает на их общее происхождение.
The Hilda asteroids (adj. Hildian) are a dynamical group of more than 5,000 asteroids located beyond the asteroid belt but within Jupiter's orbit, in a 3:2 orbital resonance with Jupiter. On their next orbit their aphelion will synchronize with the next Lagrange point in the –– sequence. Since , and are 120° apart, by the time a Hilda completes an orbit, Jupiter will have completed 360° − 120° or two thirds of its own orbit. A Hilda's orbit has a semi major axis between 3.7 and 4.2 AU (the average over a long time span is 3.97), an eccentricity less than 0.3, and an inclination less than 20°. Two collisional families exist within the Hilda group: the Hilda family and the Schubart family. The namesake for the latter family is 1911 Schubart. The surface colors of Hildas often correspond to the low albedo D type and P type; however, a small portion are C type. D type and P type asteroids have surface colors, and thus also surface mineralogies, similar to those of cometary nuclei. This implies that they share a common origin.
Динамика
Астероиды группы Хильды (Hildas) находятся в 3:2 среднем резонансе движения с Юпитером. Каждый из объектов Хильды движется по своей эллиптической орбите. Однако в любой момент Хильды вместе образуют слабо выраженную треугольную конфигурацию, и все орбиты вместе образуют предсказуемое кольцо. На рисунке 2 это проиллюстрировано положением Хильд (черный) на фоне их орбит (серый). Для большинства этих астероидов их положение на орбите может быть произвольным, за исключением внешних частей вершин (объектов около афелия) и средних частей сторон (объектов около перигелия). Треугольник Хильды оказался динамически стабильным на протяжении длительного периода времени. Типичный объект Хильды имеет ретроградное движение перигелия. В среднем, скорость движения перигелия больше, когда орбитальная эксцентричность меньше, в то время как узлы движутся медленнее. Все типичные объекты в афелии, по-видимому, приближаются к Юпитеру, что должно быть дестабилизирующим для них, но изменение орбитальных элементов с течением времени этому препятствует, и сближения с Юпитером происходят только вблизи перигелия астероидов Хильды. Кроме того, апсидная линия колеблется вблизи линии сближения с разной амплитудой и периодом от 2,5 до 3,0 веков. Помимо того, что треугольник Хильды вращается синхронно с Юпитером, плотность астероидов в потоке демонстрирует квазипериодические волны. В любой момент времени плотность объектов в вершинах треугольника более чем в два раза превышает плотность внутри сторон. Хильды "задерживаются" в своих афелиях в вершинах в среднем на 5,0–5,5 лет, тогда как они движутся по сторонам быстрее, в среднем 2,5–3,0 года. Орбитальные периоды этих астероидов составляют примерно 7,9 года, или две трети периода Юпитера. Хотя треугольник почти равносторонний, некоторая асимметрия все же присутствует. Из-за эксцентричности орбиты Юпитера одна сторона немного отличается от двух других сторон. Когда Юпитер находится в афелии, средняя скорость движения объектов вдоль этой стороны несколько меньше, чем у объектов, движущихся вдоль двух других сторон. Когда Юпитер находится в перигелии, наблюдается обратная картина. В вершинах треугольника, соответствующих точкам и орбите Юпитера, Хильды приближаются к троянцам. В средних частях сторон треугольника они находятся вблизи астероидов внешней части пояса астероидов. Дисперсия скоростей Хильд более заметна, чем у троянцев в областях их пересечения. Рассеяние троянцев по наклонению вдвое больше, чем у Хильд. Из-за этого до четверти троянцев не могут пересекаться с Хильдами, и во все времена многие троянцы находятся за пределами орбиты Юпитера. Поэтому области пересечения ограничены. Это проиллюстрировано на соседнем рисунке, на котором показаны Хильды (черные) и троянцы (серые) вдоль плоскости эклиптики. Видна сферическая форма троянских групп. При движении по каждой стороне треугольника Хильды движутся медленнее, чем троянцы, но сталкиваются с более плотным окружением астероидов внешнего пояса астероидов. Здесь дисперсия скоростей значительно меньше.
The asteroids of the Hilda group (Hildas) are in 3:2 mean motion resonance with Jupiter. Each of the Hilda objects moves along its own elliptic orbit. However, at any moment the Hildas together constitute a loosely triangular configuration, and all the orbits together form a predictable ring. Figure 2 illustrates this with the Hildas positions (black) against a background of their orbits (gray). For the majority of these asteroids, their position in orbit may be arbitrary, except for the external parts of the apexes (the objects near aphelion) and the middles of the sides (the objects near perihelion). The Hildas Triangle has proven to be dynamically stable over a long time span. The typical Hilda object has a retrograde perihelion motion. On average, the velocity of perihelion motion is greater when the orbital eccentricity is lesser, while the nodes move more slowly. All typical objects in aphelion would seemingly approach closely to Jupiter, which should be destabilising for them—but the variation of the orbital elements over time prevents this, and conjunctions with Jupiter occur only near the perihelion of Hilda asteroids. Moreover, the apsidal line oscillates near the line of conjunction with different amplitude and a period of 2.5 to 3.0 centuries. In addition to the fact that the Hildas triangle revolves in sync with Jupiter, the density of asteroids in the stream exhibits quasi periodical waves. At any time, the density of objects in the triangle's apexes is more than twice the density within the sides. The Hildas "rest" at their aphelia in the apexes for an average of 5.0–5.5 years, whereas they move along the sides more quickly, averaging 2.5 to 3.0 years. The orbital periods of these asteroids are approximately 7.9 years, or two thirds that of Jupiter. Although the triangle is nearly equilateral, some asymmetry exists. Due to the eccentricity of Jupiter's orbit, the side – slightly differs from the two other sides. When Jupiter is in aphelion, the mean velocity of the objects moving along this side is somewhat smaller than that of the objects moving along the other two sides. When Jupiter is in perihelion, the reverse is true. At the apexes of the triangle corresponding to the points and of Jupiter's orbit, the Hildas approach the Trojans. At the mid sides of the triangle, they are close to the asteroids of the external part of the asteroid belt. The velocity dispersion of Hildas is more evident than that of Trojans in the regions where they intersect. The dispersion of Trojans in inclination is twice that of the Hildas. Due to this, as much as one quarter of the Trojans cannot intersect with the Hildas, and at all times many Trojans are located outside Jupiter's orbit. Therefore, the regions of intersection are limited. This is illustrated by the adjacent figure that shows the Hildas (black) and the Trojans (gray) along the ecliptic plane. One can see the spherical form of the Trojan swarms. When moving along each side of the triangle, the Hildas travel more slowly than the Trojans, but encounter a denser neighborhood of outer asteroid belt asteroids. Here, the velocity dispersion is much smaller.
Исследования
Наблюдаемые особенности движения астероидов группы Хильда основаны на данных о нескольких сотнях объектов, известных на сегодняшний день, и порождают еще больше вопросов. Для расширения списка астероидов Хильда необходимы дальнейшие наблюдения. Наиболее благоприятные условия для таких наблюдений возникают, когда Земля находится вблизи соединения с серединами сторон треугольника Хильда, поскольку именно тогда астероиды находятся ближе всего к Земле и в оппозиции к Солнцу. В эти моменты они достигают максимальной яркости, что происходит каждые 4 и 1/3 месяца. При таких условиях блеск объектов сопоставимого размера может достигать 2,5 звездных величин по сравнению с вершинами треугольника. Астероиды группы Хильда проходят через области Солнечной системы от примерно 2 а.е. до орбиты Юпитера, что обуславливает разнообразие физических условий и близость различных групп астероидов. Дальнейшие наблюдения могут потребовать пересмотра существующих теорий об астероидах Хильда.
The observed peculiarities in the Hildas' motion are based on data for a few hundred objects known to date and generate still more questions. Further observations are needed to expand on the list of Hildas. Such observations are most favorable when Earth is near conjunction with the mid sides of the Hildas Triangle, because that is when the asteroids are closest to Earth, and in opposition with the Sun. They are therefore at their brightest during these moments which occur every 4 and 1/3 months. In these circumstances the brilliance of objects of similar size could run up to 2.5 magnitudes as compared to the apices. The Hildas traverse regions of the Solar system from approximately 2 AU up to Jupiter's orbit. This entails a variety of physical conditions and the neighborhood of various groups of asteroids. On further observation some theories on the Hildas may have to be revised.