Kisbolygók eloszlása

A Naprendszerben a legtöbb kisbolygó a Mars és a Jupiter pályája között, az ún. kisbolygóövezetben, 2 és 3.5 csillagászati egység távolságban kering. Az elsőként felfedezett Ceres kisbolygó (Piazzi, 1801) esetén ez a távolság 2.8 Cs.E. A később felfedezett aszteroidák (Pallas, Juno, Vesta, stb.) pályái mind ebbe a tartományba estek, így ezt a területet hamarosan kisbolygó-övnek (fő öv, main belt) kezdték el hívni. Manapság már több tízezer kisbolygót ismerünk, de számuk elérheti a több milliót is.

Kisbolygók eloszlása a Naprendszerben.
Az ábra a kisbolygók Naprendszerbeli eloszlását mutatja az ekliptika síkjára merőleges irányból nézve. Látható, hogy a kisbolygók túlnyomó része a Mars és a Jupiter pályája között helyezkedik el, de jól felismerhető a Jupiter pályája mentén a két Trójai-kisbolygó csoportosulás is, melyeknek jelenleg 1488 tagja ismert.

Az aszteroida-övezetben keringő kisbolygók pályája általában stabil, s első közelítésben Kepler-féle ellipszisnek tekinthető. A valóságban a pályák természetesen nem szabályosak, s sokféle gravitációs zavarnak, ún. perturbációnak vannak kitéve. A kisbolygópályákra legnagyobb hatással a Jupiter - mint a Naprendszer Nap utáni legnagyobb tömegű égitestje -, illetve a Mars vannak. Ezen bolygók perturbációi hatására a kisbolygók pályáinak fél nagytengelyei nem egyenletesen töltik ki a 2 és 3.5 Cs.E. közti tartományt, hanem bizonyos távolságoknál űrök találhatók az eloszlásban. Ezeket hívjuk Kirkwood-zónáknak.

Kirkwood-zónák.
A hisztogram a 2 és a 3.5 Cs.E. közti fél nagytengelyű pályával rendelkező aszteroidák eloszlását mutatja 0.005 Cs.E. intervallumhosszúság mellett. Jól megfigyelhetők a 3:1, 5:2, 7:3 és a 2:1 rezonanciának megfelelő űrök az eloszlásban, ezek sorrendben 2.5, 2.8, 2.9, 3.3 Cs.E. fél nagytengelynek felenek meg.

A Kirkwood-zónák valószínűleg az ún. rezonancia jelenségével magyarázhatók (bár ma még sok kérdés tisztázatlan). A kisbolygó akkor áll rezonanciában a Jupiterrel, ha a két égitest keringési ideje kis egész számok hányadosaként adható meg. Ezen objektumokat a Jupiter periodikus gravitációs hatása gyakorlatilag kisöpri a megfelelő pályákról. A legfontosabb Kirkwood-zónák a 3:1, 5:2, 7:3 és 2:1 rezonanciáknál találhatók. Ez utóbbi például azt jelenti, hogy a megfelelő kisbolygó keringési ideje a Jupiterének fele lenne, azaz a kisbolygó a Jupiter egy keringése alatt pontosan kétszer kerülné meg a Napot.

A kisbolygók jelentős része ún. kisbolygócsaládokba sorolható. Ezen családok tagjai ugyanazon pálya mentén végzik keringésüket. A legfontosabb ilyen családok a Hungaria, a Flora, a Cybele, és a Hilda család, illetve a Trójaiak csoportja. A családok egy-egy tagjukról, illetve a trójai háború hőseiről kapták a nevüket.

Kisbolygócsaládok.
Az ábra a kisbolygók excentricitásának eloszlását mutatja a fél nagytengely függvényében. Jól megfigyelhetők a különböző kisbolygócsaládoknak megfelelő koncentrációk az eloszlásban. A kisbolygócsaládok közül talán legismertebb a Trójaiak, melynek tagjai a Jupiterrel 1:1 arányú rezonanciában állnak, s a Nap-Jupiter rendszer L₄ és L₅ Lagrange-pontjai körül helyezkednek el.