Imagem: Este histograma mostra claramente as principais lacunas de Kirkwood no cinturão principal de asteróides. As lacunas (rotuladas “3:1”, “5:2”, “7:3”, “2:1”) são causadas por ressonâncias médias de movimento entre um asteróide e Júpiter.
JPL NASA (domínio público).
Embora os meios de observação fossem limitados em comparação com os atuais, o astrônomo americano Daniel Kirkwood (1814-1895) identificou em 1866 as famosas lacunas na distribuição de asteroides no cinturão principal. Essas lacunas hoje levam seu nome.
Kirkwood calculou as distâncias do Sol onde as ressonâncias orbitais com Júpiter eram mais fortes. Ele descobriu que essas distâncias correspondiam a áreas vazias na distribuição dos asteróides.
O trabalho de Daniel Kirkwood sobre as deficiências de Kirkwood durou aproximadamente dez anos. Ele começou a trabalhar neste assunto em 1866 e publicou seus resultados em 1877.
Hoje, graças aos telescópios (Hubble, Gaia, TESS, Pan-STARRS, LSST e Catalina Sky Survey) capazes de varrer grandes regiões do céu numa única noite, os astrónomos podem detectar um grande número de asteróides e calcular as suas distâncias.
Assim, as lacunas de Kirkwood são áreas vazias de asteróides, localizadas a distâncias específicas do Sol.
A explicação física para essas lacunas reside no fenômeno da ressonância orbital.
Uma das ressonâncias mais conhecidas é a ressonância 3:1, onde um asteróide orbita o Sol três vezes enquanto Júpiter completa uma única órbita.
Em outras palavras, a influência gravitacional do planeta gigante perturba as órbitas dos asteroides. Esses distúrbios resultam em lacunas distintas na distribuição dos asteróides.
Como resultado, os asteróides que ressoam com Júpiter têm períodos orbitais específicos que destacam lacunas em certas regiões do espaço.
Quando um asteroide ressoa com Júpiter, repetidas interações gravitacionais com o planeta causam distúrbios seletivos em sua órbita. Isto pode levar a posições específicas no espaço orbital onde a energia do asteroide é instável, possivelmente levando a colisões com outros corpos celestes ou ejeções do cinturão de asteroides. Esses eventos impedem que os asteroides permaneçam nessas áreas perturbadas por muito tempo.
A precisão com que o intervalo Kirkwood 3:1 é conhecido depende do método utilizado para medi-lo.
Se nos basearmos na distribuição dos semieixos maiores dos asteróides, podemos estimar a posição e a largura da lacuna com uma precisão da ordem de 0,01 UA, ou aproximadamente 1,5 milhão de quilômetros.
Se nos basearmos em ressonâncias orbitais e seculares, podemos refinar a precisão para a ordem de 0,001 UA, ou aproximadamente 150.000 quilômetros. Esses valores são aproximados, entretanto, porque as órbitas dos asteroides estão sujeitas a variações caóticas de longo prazo.
Além das lacunas principais, existem muitas outras lacunas menores no cinturão principal de asteróides. Essas lacunas são causadas por ressonâncias orbitais com Marte e Saturno.
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