Resonancia Lidov - Kozai

Resonancia Lidov - Kozai [1]  - en mecánica celeste , un cambio periódico en la proporción de la excentricidad y la inclinación de la órbita bajo la influencia de un cuerpo o cuerpos masivos. La libración (oscilación alrededor de un valor constante) está sujeta al argumento del periápside .

Este efecto fue descrito en 1961 por M. L. Lidov , un científico soviético en el campo de la mecánica celeste y la dinámica de los vuelos espaciales , mientras estudiaba las órbitas de los satélites artificiales y naturales de los planetas [2] [3] y en 1962 por el astrónomo japonés Yoshihide Kozai [4] , cuando analizó las órbitas de los asteroides [5] . Como demostraron estudios posteriores, la resonancia Lidov-Kozai es un factor importante que forma las órbitas de satélites irregulares de planetas, objetos transneptunianos , así como planetas extrasolares y sistemas estelares múltiples [6] .

Descripción del fenómeno

Para una órbita de un cuerpo celeste con excentricidad e inclinación , que gira alrededor de un cuerpo mayor, se mantiene la siguiente relación constante:

Mirando esta relación, se puede decir que la excentricidad se puede "cambiar" por la inclinación y viceversa, y esta fluctuación periódica puede conducir a la resonancia entre dos cuerpos celestes. Por lo tanto, las órbitas extremadamente inclinadas casi circulares pueden obtener una gran excentricidad a cambio de una menor inclinación. Entonces, por ejemplo, el aumento de la excentricidad, con un semieje mayor constante , reduce la distancia entre los objetos en el perihelio , y este mecanismo puede hacer que los cometas se vuelvan circunsolares .

Por lo general, para objetos en órbitas de baja inclinación, fluctuaciones como esta dan como resultado la precesión del argumento del periapsis . A partir de un determinado valor de ángulo, la precesión se convierte en libración alrededor de uno de dos valores de ángulo: 90° o 270°, es decir, el periapsis (punto de máxima aproximación) oscilará alrededor de este valor. El ángulo mínimo de inclinación se denomina ángulo de Kozai y es igual a:

Para satélites retrógrados es igual a 140,8°.

Físicamente, el efecto está relacionado con la transferencia del momento angular y la conservación de su cantidad total en el sistema acoplado (ver también la integral de Jacobi ).

Ejemplos y Aplicaciones

El mecanismo de Lidov es la razón por la que un cuerpo celeste se encuentra en el periapsis , cuando se encuentra en su punto más alejado del plano ecuatorial. Este efecto es una de las razones por las que Plutón está protegido de las colisiones con Neptuno [7] .

La resonancia de Lidov también pone límites a las órbitas posibles dentro del sistema, por ejemplo:

La resonancia Lidov-Kozai se ha utilizado en la detección de los planetas exteriores del sistema solar ( Planeta Nueve [8] ), así como en el estudio de exoplanetas [9] [10] .

Notas

  1. ↑ 1 2 M. L. Lidov - un científico y una persona . Consultado el 7 de julio de 2020. Archivado desde el original el 13 de junio de 2019.
  2. ↑ Lidov, M. L. Evolución de las órbitas de los satélites artificiales bajo la influencia de las perturbaciones gravitacionales de los cuerpos externos  // Satélites de la Tierra Artificial: revista. - 1961. - T. 8 . - S. 5-45 .
  3. ↑ Lidov, ML La evolución de las órbitas de los satélites artificiales de los planetas bajo la acción de las perturbaciones gravitacionales de los cuerpos externos  // Planetary and Space Science  : journal  . - 1962. - vol. 9 _ - Pág. 719-759 .
  4. ↑ su nombre es más correctamente Yoshihide Kozai (古 在 由秀 Kozai Yoshihide )
  5. ↑ Y. Kozai, Perturbaciones seculares de asteroides con alta inclinación y excentricidad . Diario astronómico (11 de enero de 1962). Consultado el 6 de febrero de 2010. Archivado desde el original el 17 de abril de 2012.  (Inglés)
  6. ↑ Innanen et al. Linqing Wen. Sobre la distribución de excentricidad de binarios de agujeros negros coalescentes impulsados ​​por el mecanismo de Kozai en cúmulos globulares . arXiv.org (22 de noviembre de 2002). Consultado el 7 de julio de 2020. Archivado desde el original el 16 de abril de 2020.  (Inglés)
  7. ↑ Innanen et al. El mecanismo de Kozai y la estabilidad de las órbitas planetarias en sistemas estelares binarios . Revista Astronómica (5 de enero de 1997). Consultado el 6 de febrero de 2010. Archivado desde el original el 17 de abril de 2012.  (Inglés)
  8. ↑ Máximo Ruso. Planeta nueve: nueva evidencia  // polit.ru. - 2016. - 16 de octubre.
  9. ↑ L. L. Sokolov, B. B. Eskin. Sobre posibles órbitas resonantes de exoplanetas  // Boletín Astronómico. - 2009. - T. 43 , N º 1 . - S. 87-92 . — ISSN 0320-930X .
  10. ↑ Iván Shevchenko. El efecto Lidov-Kozai: aplicaciones en la investigación de exoplanetas y astronomía dinámica  (neopr.) . - Springer, 2016. - ISBN 978-3-319-43522-0 .

Literatura

Enlaces