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共振海王星外天体

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共振海王星外天体，在天文学中是指轨道与海王星有共振关系的海王星外天体（TNO），意味着两者的轨道周期之间有简单的整数比，如1:2、2:3等等。†

分布

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海王星外天体的分布图，与海王星共振的天体以红色标示。

这张图显示在70天文单位内已知的海王星外天体分布图，其中也包含了半人马小行星（黄色），共振的海王星外天体则以红色来标示。与海王星轨道共振的位置在图上方红色的距离标示下以垂直的白色短棒标示，标示1：1的点就是海王星的轨道位置（也是海王星的特洛依小行星的轨道位置），标示2：3的点是冥王星和类冥天体的轨道位置，1：2和2：5等处，也有少量的海王星外天体。

† 2：3或'3：2的名称意义是一样的，都是指海王星外天体的相同共振状态，并不会造成困惑。依据定义，海王星外天体的公转周期都比海王星长，使用法完全取决于作者和研究者的领域。像这样的陈述：冥王星与海王星有2：3的共振，会比同样意义的：海王星每转3圈，冥王星才转完2圈，更容易理解。

起源

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对海王星共振的详细分析和数值研究，[1] [2]是一个非常狭隘（专业）的领域，也就是说研究的对象必须被精确的规范在一定的能量上（例如：半长轴）。如果天体的半长径在这狭隘的范围之外，轨道就会变得浑沌不明（轨道元素会变得很不确定）。令人好奇的是有为数不少的海王星外天体在3：2的共振轨道上被发现，这个数量†远大于随机的乱数分布。这个现象相信是在海王星的轨道迁徙时，从广大的距离范围内收集得来的。 [3]在第一个海王星外天体被发现之前，就有理论认为巨行星和有大量小粒子聚集的盘面之间会有角动量转移的交互作用，会使木星向太阳系内迁移，同时间土星、天王星和海王星则向外迁移。在这段相对上算短的时间内，海王星的共振将会清空经过的空间，将原来以日心为中心的小天体掘取进共振轨道。[4]

†超过10%的被归类或怀疑是类冥天体

已知的群体

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2：3共振天体（冥族小天体）

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冥王星和他的卫星（顶端）与厄耳枯斯和伊克西翁在大小、反照率和颜色的比较。

2:3共振天体显然在共振类别中占有统治者的地位，因为矮行星冥王星是第一个被知道的这种天体的缘故，具有这种共振轨道的天体被称为冥族小天体（plutino）。一些大的，且有永久编号的冥族小天体如下： [5]

1：2共振天体

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1:2共振天体是海王星外天体的一种，它们与海王星的轨道共振为一比二，即每海王星绕日转两圈，它们便绕日转一圈。其英文名称"Twotino"取自"Two"和"Plutino"两词。当中冥族小天体与海王星的轨道共振为三比二。

在天体数目上，这种2:1共振的天体远不及3:2的冥族小天体多。具有这种共振轨道的天体被认为是在柯伊伯带的边缘，并且有时被称为twotinos。这类共振天体比冥族小天体少了许多。

有些属于此类的天体如下：[5]

已知的1:2共振天体有：

  • （20161）1996 TR66
  • （26308）1998 SM165
  • （119979）2002 WC19
  • （130391）2000 JG81
 
被筛选出的共振天体 (红色)

2：5共振

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轨道已经确认的有：[5]

  • （84522）2002 TC302，（最大的）
  • （38084）1999 HB12
  • （60621）2000 FE8
  • （69988）1998 WA31
  • （119068）2001 KC77

五阶12:7共振天体

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曾被认为属于非共振QB1天体的妊神星，现已归入共振天体，属五阶12:7共振，它已被确认为矮行星，是柯伊伯带中，除了QB1和类冥小天体两大类之外最大的天体。

海王星的特洛依族

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少数几个轨道半长轴与海王星相似的天体，在拉格朗日点附近，这些是海王星特洛伊小行星，等同于特洛依小行星。它们可以认真的被考虑是海王星的1:1共振天体。在2006年9月已知有四颗此类天体，列于下方：[6]

  • 2001 QR322
  • 2004 UP10
  • 2005 TN53
  • 2005 TO74

其他的共振天体

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已经知道的所谓高阶共振天体的数量非常有限，下面是一些已经有永久编号的：[5]

  • 3:4 （15836）1995 DA2
  • 3:5 （15809）1994 JS
  • 4:7 （119070）2001 KP77, （118698）2000 OY51
  • 3:7 （95625）2002 GX32

走向正式的定义

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TNO类的天体还没有被普遍认同的精确定义，各类型间的界线经常不明，并且共振的概念也还没有精确的被定义。

参考资料

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  1. ^ Malhotra, Renu The Phase Space Structure Near Neptune Resonances in the Kuiper Belt. Astronomical Journal v.111, p.504 preprint （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  2. ^ E. I. Chiang and A. B. Jordan, On the Plutinos and Twotinos of the Kuiper Belt, The Astronomical Journal, 124（2002）, pp.3430–3444. (html)
  3. ^ Renu Malhotra, The Origin of Pluto's Orbit: Implications for the Solar System Beyond Neptune, The Astronomical Journal, 110（1995）, p. 420 Preprint （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
  4. ^ Malhotra, R.; Duncan, M. J.; Levison, H. F. Dynamics of the Kuiper Belt. Protostars and Planets IV, University of Arizona Press, p. 1231 preprint （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 List of the classified orbits from MPC （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  6. ^ List of Neptune Trojans from MPC （页面存档备份，存于互联网档案馆）


深入阅读

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