Los huecos de Kirkwood

El inteligente trabajo del astrónomo Daniel Kirkwood

Aunque los medios de observación eran limitados en comparación con los actuales, el astrónomo estadounidense Daniel Kirkwood (1814-1895) identificó en 1866 los famosos huecos en la distribución de asteroides en el cinturón principal. Estos huecos hoy llevan su nombre.

Kirkwood calculó las distancias al Sol donde las resonancias orbitales con Júpiter eran más fuertes. Descubrió que estas distancias correspondían a áreas vacías en la distribución de los asteroides.
El trabajo de Daniel Kirkwood sobre las deficiencias de Kirkwood duró aproximadamente diez años. Comenzó a trabajar sobre este tema en 1866 y publicó sus resultados en 1877.
Hoy en día, gracias a telescopios (Hubble, Gaia, TESS, Pan-STARRS, LSST y Catalina Sky Survey) capaces de escanear grandes regiones del cielo en una sola noche, los astrónomos pueden detectar una gran cantidad de asteroides y calcular sus distancias.

Así, los huecos de Kirkwood son zonas vacías de asteroides, situadas a distancias concretas del Sol.
La explicación física de estos huecos reside en el fenómeno de la resonancia orbital.
Una de las resonancias más conocidas es la resonancia 3:1, en la que un asteroide orbita alrededor del Sol tres veces mientras Júpiter completa una sola órbita.
En otras palabras, la influencia gravitacional del planeta gigante altera las órbitas de los asteroides. Estas perturbaciones dan como resultado claras brechas en la distribución de los asteroides.
Como resultado, los asteroides que resuenan con Júpiter tienen períodos orbitales específicos que resaltan espacios en ciertas regiones del espacio.

Cuando un asteroide resuena con Júpiter, las repetidas interacciones gravitacionales con el planeta provocan perturbaciones selectivas en su órbita. Esto puede conducir a posiciones específicas en el espacio orbital donde la energía del asteroide es inestable, lo que posiblemente provoque colisiones con otros cuerpos celestes o eyecciones del cinturón de asteroides. Estos eventos impiden que los asteroides permanezcan en estas áreas perturbadas por mucho tiempo.

La precisión con la que se conoce el hueco Kirkwood 3:1 depende del método utilizado para medirla.
Si nos basamos en la distribución de los semiejes mayores de los asteroides, podemos estimar la posición y la anchura del hueco con una precisión del orden de 0,01 AU, o aproximadamente 1,5 millones de kilómetros.
Si nos basamos en resonancias orbitales y seculares, podemos refinar la precisión hasta el orden de 0,001 AU, o aproximadamente 150.000 kilómetros. Sin embargo, estos valores son aproximados porque las órbitas de los asteroides están sujetas a variaciones caóticas a largo plazo.

Además de los huecos principales, existen muchos otros huecos más pequeños en el cinturón de asteroides principal. Estas brechas son causadas por resonancias orbitales con Marte y Saturno.