Molti oggetti hanno orbite in risonanza con quella del pianeta Nettuno (media del moto di risonanza). Più esplicitamente, il periodo di rivoluzione di questi corpi è in una semplice relazione con quello di Nettuno: 1: 1, 1: 2, 2: 3, 3: 5, ecc. A parte i Troiani di Nettuno (oggetti risonanti 1: 1), gli altri oggetti sono tutti oggetti transnettuniani (OTN). Gli OTN che risuonano con Nettuno fanno parte della popolazione principale della fascia di Kuiper o di oggetti sparsi più distanti.
Il diagramma illustra la distribuzione di oggetti transnettuniani noti (fino a 70 UA) in relazione alle orbite dei pianeti e ai centauri per riferimento. Gli oggetti che risuonano sono visualizzati in rosso. Le risonanze con Nettuno sono indicate da linee verticali; 1: 1 segna la posizione dell'orbita di Nettuno (e dei Troiani ), 2: 3 l'orbita di Plutone e dei plutini , 1: 2, 2: 5, ecc. indica piccole famiglie.
Alcuni autori si attengono alla designazione 2: 3 mentre altri preferiscono 3: 2. Questo potrebbe creare confusione, ma gli OTN per definizione hanno periodi più lunghi di Nettuno. L'affermazione "Plutone risuona 2: 3 con Nettuno" può quindi essere interpretata solo come "Plutone percorre due orbite nello stesso momento in cui Nettuno ne percorre tre" . Al contrario, dire che "Plutone è in risonanza 3: 2 con Nettuno" deve quindi essere inteso come "il periodo di rivoluzione di Plutone è 3: 2 (1,5) volte quello di Nettuno" .
La differenza tra i due numeri che compongono il rapporto irriducibile della risonanza è chiamata ordine di risonanza. Quindi, le risonanze 1: 2 e 2: 3 sono di ordine 1, la risonanza 3: 5 è di ordine 2 e la risonanza 5:12 è di ordine 7. Più alto è l'ordine di una risonanza, meno Nettuno ha un'influenza importante sugli oggetti situato su questa risonanza. È così che assistiamo alla seguente contraddizione, alcuni oggetti staccati potrebbero avere una debole risonanza con Nettuno.
Studi analitici e numerici dettagliati sulle risonanze con Nettuno hanno dimostrato che i margini sono piuttosto stretti (cioè gli oggetti devono avere appunto un certo valore energetico). Se il semiasse maggiore di questi oggetti è al di fuori di questi intervalli, l'orbita diventa caotica e gli elementi orbitali diventano instabili.
Più del 10% degli OTN ha una risonanza 2: 3, che è tutt'altro che casuale. Si ritiene ora che gli oggetti siano stati raccolti su distanze maggiori durante la migrazione di Nettuno.
Molto prima della scoperta dei primi OTN, è stato suggerito che l'interazione tra pianeti giganti e un disco di piccole particelle, trasferendoli momentaneamente , li avrebbe fatti migrare verso l'interno mentre Giove, Saturno, Urano e Nettuno in particolare sarebbero migrati verso l'esterno. Durante questo periodo di tempo relativamente breve, si dice che Nettuno abbia intrappolato oggetti in orbite risonanti.
I gruppi di risonanza sono elencati qui in ordine crescente di distanza dal Sole. Nei titoli, a indica il semiasse maggiore e P il periodo orbitale . Come promemoria: 1 UA ( unità astronomica ) = 149.597.870.700 m ~ 149,6 milioni di chilometri ~ 8,3 minuti luce.
Sono di gran lunga i più numerosi. Nel 2015, 132 sono stati contati con più di 120 candidati.
Sono stati spesso considerati per definire il bordo esterno della fascia di Kuiper .
Alcuni twotinos:
Le conferme sono ancora necessarie.
Possono esistere risonanze basse (cioè di ordine elevato) e sono difficili da provare a causa dell'attuale mancanza di precisione nelle orbite di questi oggetti distanti. Molti oggetti hanno periodi orbitali di oltre 300 anni e sono stati osservati solo su un breve arco di osservazione ; A causa della loro grande distanza e del loro lento movimento dalle stelle di fondo, potrebbero essere necessari diversi decenni prima che la maggior parte di queste orbite distanti sia determinata in modo sufficientemente preciso da confermare la risonanza o stabilire che si tratta di una coincidenza.
Le simulazioni di Emel'yanenko e Kiseleva nel 2007 mostrano che (131696) 2001 XT 254 risuona 7: 3 con Nettuno. Questa situazione potrebbe essere stabile da 100 milioni a diversi miliardi di anni.
Emel'yanenko e Kiseleva hanno anche dimostrato che (48639) 1995 TL 8 ha meno dell'1% di probabilità di essere in risonanza 7: 3 con Nettuno, ma la sua orbita è comunque vicina alla risonanza.
I cubewanos per definizione non sono imparentati, perché troppo distante Nettuno; eppure alcuni di loro hanno una debole risonanza, ad esempio (79360) Sila .
Le definizioni precise delle classi OTN non sono universalmente accettate, i confini sono spesso sfumati e la nozione di risonanza non è definita con precisione. Il Deep Ecliptic Survey introduce classi dinamiche definite sulla base dell'integrazione a lungo termine delle orbite modellate dalle perturbazioni combinate dei quattro pianeti giganti.
In generale, la risonanza è della forma:
dove peq sono piccoli interi, λ e λ N sono rispettivamente le longitudini medie dell'oggetto e di Nettuno , ma possono anche rappresentare la longitudine del perielio e le longitudini dei nodi (vedi Risonanza orbitale per esempi di base)
Un oggetto è risonante se per alcuni piccoli interi (di seguito indicati p , q , n , m , r e s ), l'argomento (angolo) definito di seguito è in librazione '( cioè linkato )
dove sono le longitudini del perielio e sono le longitudini dei nodi ascendenti, per Nettuno (con gli indici "N") e l'oggetto in risonanza (senza indici).
Il termine librazione qui designa l'oscillazione periodica dell'angolo attorno a determinati valori; è opposto al termine circolazione dove l'angolo può assumere tutti i valori da 0 a 360 gradi. Ad esempio, nel caso di Plutone, l'angolo di risonanza è di circa 180 gradi con un'ampiezza dell'ordine di 82 gradi, cioè l'angolo varia periodicamente da 98 (180-82) a 262 (180 + 82) gradi.
Tutti i plutini scoperti con il Deep Ecliptic Survey si sono rivelati del tipo
che è simile alla risonanza media di Plutone.
Più in generale, questa risonanza 2: 3 è un esempio di risonanze p :( p +1) (esempio 1: 2, 2: 3, 3: 4, ecc. ) Che hanno dimostrato di essere orbite stabili. Il loro angolo di risonanza è:
In questo caso, possiamo comprendere l'importanza dell'angolo di risonanza notando che, quando l'oggetto è al perielio, cioè quando , abbiamo allora:
.In altre parole, dai una misura della distanza dal perielio dell'oggetto a Nettuno. L'oggetto è protetto dai disturbi mantenendo il suo perielio lontano da Nettuno a condizione che , abbia un angolo di rilascio molto diverso da 0 °