| Abstract from DBPedia | A Kirkwood gap is a gap or dip in the distribution of the semi-major axes (or equivalently of the orbital periods) of the orbits of main-belt asteroids. They correspond to the locations of orbital resonances with Jupiter. For example, there are very few asteroids with semimajor axis near 2.50 AU, period 3.95 years, which would make three orbits for each orbit of Jupiter (hence, called the 3:1 orbital resonance). Other orbital resonances correspond to orbital periods whose lengths are simple fractions of Jupiter's. The weaker resonances lead only to a depletion of asteroids, while spikes in the histogram are often due to the presence of a prominent asteroid family (see List of asteroid families). The gaps were first noticed in 1866 by Daniel Kirkwood, who also correctly explained their origin in the orbital resonances with Jupiter while a professor at Jefferson College in Canonsburg, Pennsylvania. Most of the Kirkwood gaps are depleted, unlike the mean-motion resonances (MMR) of Neptune or Jupiter's 3:2 resonance, that retain objects captured during the giant planet migration of the Nice model. The loss of objects from the Kirkwood gaps is due to the overlapping of the ν5 and ν6 secular resonances within the mean-motion resonances. The orbital elements of the asteroids vary chaotically as a result and evolve onto planet-crossing orbits within a few million years. The 2:1 MMR has a few relatively stable islands within the resonance, however. These islands are depleted due to slow diffusion onto less stable orbits. This process, which has been linked to Jupiter and Saturn being near a 5:2 resonance, may have been more rapid when Jupiter's and Saturn's orbits were closer together. More recently, a relatively small number of asteroids have been found to possess high eccentricity orbits which do lie within the Kirkwood gaps. Examples include the Alinda and Griqua groups. These orbits slowly increase their eccentricity on a timescale of tens of millions of years, and will eventually break out of the resonance due to close encounters with a major planet. This is why asteroids are rarely found in the Kirkwood gaps.カークウッドの間隙 (英: Kirkwood gap) またはカークウッドの空隙とは、「メインベルト（小惑星帯）」に位置する小惑星について、その公転軌道の軌道長半径（または公転周期）の分布を図に描いた際、特定の軌道長半径に見られる間隙またはくぼみのこと。これは、特定の軌道長半径を持つ小惑星が存在しない、あるいは極端に少ないことを意味する。例えば、軌道長半径が2.50 天文単位 (au) 、公転周期3.95年の小惑星は非常に少ない。これは「3:1 共鳴」と呼ばれる、木星が1回公転する間に3回公転する軌道と一致している。これ以外の軌道共鳴も、木星の公転周期と簡単な整数比となるものである。この名称は、1866年にこの間隙に初めて気付いたアメリカの天文学者ダニエル・カークウッドの名前に由来している。カークウッドは、1865年から1867年にかけてペンシルバニア州キャノンズバーグにあるジェファーソン大学で教授を務めていた頃にこの現象に気付き、木星との軌道共鳴に拠るものであると正しく理解・説明した。 ニースモデルで想定される巨大惑星の「移動 (英: migration) 」の間に捕獲した天体をそのまま維持している海王星の平均運動共鳴 (英: mean-motion resnance, MMR) や木星の3:2共鳴とは異なり、カークウッドの間隙の多くは小惑星を失った状態である。カークウッドの間隙から天体が失われてしまうのは、平均運動共鳴中に永年共鳴ν5とν6が重なっているためである。その結果、小惑星の軌道要素は無秩序に変化し、数百万年以内に惑星と交差する軌道へと進化する。2:1平均軌道共鳴には共鳴の中に比較的安定な「島」がいくつか存在するが、これらの島はより安定性の低い軌道にゆっくりと拡散することで失われていく。このプロセスは木星と土星が5:2共鳴に近いことと関連しており、木星と土星の軌道が現在より近かった頃にはより急速にプロセスが進んでいた可能性がある。 近年、軌道離心率の大きな公転軌道を持つ小惑星がカークウッドの間隙の中に存在することがわかってきた。例としては、アリンダ群やグリークア群が挙げられる。これらの軌道は、数千万年という時間スケールでゆっくりと軌道離心率を高めていき、やがて惑星との接近によって軌道共鳴から離脱することとなる。このため、カークウッドの間隙に小惑星が見つかることはほとんどない。 (Source: http://dbpedia.org/resource/Kirkwood_gap) |
