Kirkwood boşlukları

Astronomide asteroidlerin yoğunluğunun düştüğü yörüngelere verilen isim

Asteroidler

Asteroidler tıpkı gezegenler gibi Güneş çevresinde dönen, ancak küçük kütleleri sebebiyle gezegen sayılmayan cisimlerdir. Bu cisimlerin ilk örneği 1801 yılında bulunan Ceres’tir. Ancak kütlesi Ay’ın kütlesinin yaklaşık olarak seksende biri olan Ceres bir gezegen sayılmayacak kadar küçüktür. Daha sonraki yıllarda binlerce asteroid daha bulundu. Ancak hepsi de Ceres’ten daha küçüktür. Gözlem araçları geliştikçe daha küçük asteroidler bulunmağa devam edilmektedir.

Asteroid yörüngeleri

Asteroid yörüngeleri incelenirse, asteroidlerin Güneş sisteminin büyük bölümünde bulunduğu, fakat özellikle Mars ve Jüpiter gezegenleri arasında yoğun oldukları görülür. Yani yörünge yarıçapları Mars’ın yörünge çapından büyük, fakat Jüpiter’in yörünge yarı çapından küçüktür.

Mars'ın yörünge yarıçapı 227 937 000, Jüpiter'in yörünge yarıçapı ise 778 547 000 km.dir. (Aslında, yörüngeler tam çember olmadığından burada yarıçap sözü ile yarı büyük eksen kastedilmektedir.) Genellikle Güneş sistemi içersinde uzaklıklar astronomik birim, yani Dünya yörünge yarıçapı cinsinden hesaplandığı için, bu uzaklıklar yaklaşık olarak sırasıyla, 1.5 ve 5.2 astronomik birim olarak ifade edilir. Yani, asteroidlerin büyük çoğunluğunun yörünge yarıçapı r astronomik birim cinsinden,

$\mathbf {1.5} <r<\mathbf {5.2}$

Ne var ki, 1857 yılında asteroid yörünge yarıçapları üzerinde çalışan Amerikalı astronom Daniel Kirkwood (1814-1895) Mars ve Jüpiter arasındaki asteroidlerin dağılımını incelerken, bu bölgedeki asteroidlerin dağılımının düzgün olmadığını, bazı yarıçaplarda asteroid sayısının büyük ölçüde düştüğünü saptadı. Bu gibi asteroid yoksunu yörüngeler Kirkwood boşluğu olarak bilinirler.

Başlıca Kirkwood boşlukları

Astronomik birim cinsinden başlıca Kirkwood bölgelerinin Güneş'ten uzaklıkları (yani bu bölgedeki bir cismin yörünge yarıçapı) şu şekilkde sıralanabilir:

• 2.06

• 2.5

• 2.82

• 2.95

• 3.27

(Ayrıca daha önemsiz birkaç boşluk daha vardır.)

Kirkwood bu boşlukların asteroid ve Jüpiter arasındaki rezonans ile ilgili olduğunu buldu.

Rezonans

Johannes Kepler’in (1572-1630) üçüncü yasasına göre Güneş çevresinde dönen iki cismin yörünge yarıçapı ve yörünge periyodu arsında şu ilişki vardır:

${\frac {T_{1}}{T_{2}}}=({\frac {R_{1}}{R_{2}}})^{3/2}$

Jupiter’in yörünge yarıçapı ile Kirkwood boşlukları yarıçapı arasındaki oran periyoda çevrilecek olursa,

${\frac {T_{1}}{T_{2}}}=({\frac {R_{1}}{R_{2}}})^{3/2}=({\frac {5.2}{2.06}})^{3/2}=4$

${\frac {T_{1}}{T_{2}}}=({\frac {R_{1}}{R_{2}}})^{3/2}=({\frac {5.2}{2.5}})^{3/2}=3$

${\frac {T_{1}}{T_{2}}}=({\frac {R_{1}}{R_{2}}})^{3/2}=({\frac {5.2}{2.82}})^{3/2}=2.5$

${\frac {T_{1}}{T_{2}}}=({\frac {R_{1}}{R_{2}}})^{3/2}=({\frac {5.2}{2.95}})^{3/2}={\frac {7}{3}}$

${\frac {T_{1}}{T_{2}}}=({\frac {R_{1}}{R_{2}}})^{3/2}=({\frac {5.2}{3.27}})^{3/2}=2$

Görüldüğü gibi, Kirkwood bölgesinde bulunan bir asteroid Jüpiter ile rezonansa gelecektir.Yukarda hesaplanan değerler bir Jüpiter yılı içinde periyodik olarak Güneş asteroid ve Jüpiter’in kaç defa bir hizaya geleceğini göstermektedir.Bu periyodik yakınlaşma asteroid yörüngesini bozmakta ve bu sebepten Kirkwood bölgesinde asteroid sayısı düşmektedir.

Yukardaki grafik Amerika Uzay ve Havacılık Dairesi (NASA) tarafından hazırlanmıştır. Bu grafiğin y ekseni bağıl asteroid sayısnı, x ekseni ise astronomik birim (AU) cinsinden uzaklığı göstermektedir. Ok işaretiyle gösterilen dört değer periot rezonansı için yukarıda hesaplanan değerlerdir.( 2.06 için ayrıca işaretleme yapılmamıştır.)

Ayrıca bakınız

• Asteroid
• Kepler'in Üç Yasası