Астероиды Хильда (прил. Хильда ) — динамическая группа из более чем 6000 астероидов, расположенных за пределами пояса астероидов , но в пределах орбиты Юпитера, в орбитальном резонансе 3:2 с Юпитером. [1] [2] Тезка — астероид 153 Хильда .
Хильды движутся по своим эллиптическим орбитам таким образом, что они прибывают ближе всего к орбите Юпитера (т. е. в свой афелий ) как раз тогда, когда туда прибывает одна из точек Лагранжа Юпитера L 5 , L 4 или L 3 . [3] На своей следующей орбите их афелий синхронизируется со следующей точкой Лагранжа в последовательности L 5 – L 4 – L 3 . Поскольку L 5 , L 4 и L 3 находятся на расстоянии 120° друг от друга, к тому времени, когда Хильда завершит орбиту, Юпитер завершит 360° − 120° или две трети своей собственной орбиты. Орбита Хильды имеет большую полуось между 3,7 и 4,2 а. е. (среднее значение за длительный промежуток времени составляет 3,97), эксцентриситет менее 0,3 и наклонение менее 20°. [4] В группе Хильда существуют две коллизионные семьи : семья Хильда и семья Шубарт . Тезка последней семьи — 1911 Шубарт . [5]
Цвета поверхности Хильды часто соответствуют низкоальбедным D-типам и P-типам ; однако, небольшая часть относится к C-типу . Астероиды D-типов и P-типов имеют цвета поверхности, а следовательно, и поверхностную минералогию, схожие с таковыми у кометных ядер . Это подразумевает, что они имеют общее происхождение. [4] [6]
Астероиды группы Хильды (Hildas) находятся в резонансе среднего движения 3:2 с Юпитером. [4] То есть их орбитальные периоды составляют 2/3 от юпитерианских. Они движутся по орбитам с большой полуосью около 4,0 а.е. и умеренными значениями эксцентриситета (до 0,3) и наклона (до 20°). В отличие от троянцев Юпитера они могут иметь любую разницу в долготе с Юпитером, тем не менее избегая опасных сближений с планетой.
Гильды, взятые вместе, образуют динамическую треугольную фигуру со слегка выпуклыми сторонами и обрезанными вершинами в треугольных точках либрации Юпитера — «Треугольник Гильды». [3] «Астероидный поток» внутри сторон треугольника имеет ширину около 1 а.е. , а в вершинах эта величина на 20–40% больше. На рисунке 1 показаны положения Гильды (черный) на фоне всех известных астероидов (серый) вплоть до орбиты Юпитера на 1 января 2005 г. [7]
Каждый из объектов Хильды движется по своей собственной эллиптической орбите . Однако в любой момент Хильды вместе составляют слаботреугольную конфигурацию, и все орбиты вместе образуют предсказуемое кольцо. Рисунок 2 иллюстрирует это с позициями Хильды (черные) на фоне их орбит (серые). Для большинства этих астероидов их положение на орбите может быть произвольным, за исключением внешних частей вершин (объекты вблизи афелия) и середин сторон (объекты вблизи перигелия). Треугольник Хильды оказался динамически стабильным в течение длительного периода времени. [ необходима цитата ]
Типичный объект Хильды имеет ретроградное движение перигелия . В среднем скорость движения перигелия больше, когда эксцентриситет орбиты меньше, в то время как узлы движутся медленнее. Все типичные объекты в афелии, казалось бы, приближаются близко к Юпитеру, что должно быть для них дестабилизирующим фактором, но изменение орбитальных элементов с течением времени препятствует этому, и соединения с Юпитером происходят только вблизи перигелия астероидов Хильды. Более того, линия апсид колеблется около линии соединения с различной амплитудой и периодом от 2,5 до 3,0 столетий.
В дополнение к тому факту, что треугольник Хильды вращается синхронно с Юпитером, плотность астероидов в потоке демонстрирует квазипериодические волны. В любой момент времени плотность объектов в вершинах треугольника более чем в два раза превышает плотность внутри сторон. Хильды «отдыхают» в своих афелиях в вершинах в среднем 5,0–5,5 лет, тогда как они движутся вдоль сторон быстрее, в среднем 2,5–3,0 года. Орбитальные периоды этих астероидов составляют приблизительно 7,9 лет, или две трети от периода Юпитера.
Хотя треугольник почти равносторонний , некоторая асимметрия существует. Из-за эксцентриситета орбиты Юпитера сторона L 4 – L 5 немного отличается от двух других сторон. Когда Юпитер находится в афелии , средняя скорость объектов, движущихся вдоль этой стороны, несколько меньше, чем у объектов, движущихся вдоль двух других сторон. Когда Юпитер находится в перигелии , верно обратное.
В вершинах треугольника, соответствующих точкам L 4 и L 5 орбиты Юпитера, Гильды приближаются к Троянцам . В средних сторонах треугольника они близки к астероидам внешней части пояса астероидов . Дисперсия скоростей Гильд более очевидна, чем у Троянцев в областях, где они пересекаются. Дисперсия Троянцев по наклону в два раза больше, чем у Гильд. Из-за этого до четверти Троянцев не могут пересечься с Гильдами, и в любое время многие Троянцы находятся за пределами орбиты Юпитера. Поэтому области пересечения ограничены. Это иллюстрируется соседним рисунком, на котором Гильды (черные) и Троянцы (серые) показаны вдоль плоскости эклиптики . Видна сферическая форма троянских роев.
Двигаясь вдоль каждой стороны треугольника, Хильды движутся медленнее, чем Троянцы, но сталкиваются с более плотным соседством астероидов внешнего пояса астероидов. Здесь дисперсия скоростей намного меньше.
Наблюдаемые особенности движения Хильды основаны на данных для нескольких сотен объектов, известных на сегодняшний день, и порождают еще больше вопросов. Для расширения списка Хильды необходимы дальнейшие наблюдения. Такие наблюдения наиболее благоприятны, когда Земля находится вблизи соединения со средними сторонами Треугольника Хильды, потому что именно тогда астероиды находятся ближе всего к Земле и в оппозиции с Солнцем. Поэтому они наиболее ярки в эти моменты, которые происходят каждые 4 и 1/3 месяца. При таких обстоятельствах яркость объектов схожего размера может достигать 2,5 звездных величин по сравнению с вершинами. [ необходима цитата ]
Хильды пересекают регионы Солнечной системы от примерно 2 а.е. до орбиты Юпитера. Это влечет за собой разнообразие физических условий и соседство различных групп астероидов. При дальнейшем наблюдении некоторые теории о Хильдах, возможно, придется пересмотреть. [ необходима цитата ]