¿Por qué las órbitas de los cuerpos más pequeños (por ejemplo, cometas y planetas enanos) tienen mayor excentricidad?

Question

Planetas más grandes, como la Tierra y Marte $( e< 0.01 )$ tienen una órbita casi circular, mientras que las órbitas de planetas más pequeños como Plutón ( $ e \approx 0.25 $ ) y entidades más pequeñas como los cometas tienen una excentricidad mucho mayor ( $ e \sim 0.9 $ ).

¿Hay alguna razón por la que los cuerpos muy pequeños tengan mayor excentricidad?

Una vez que algo está en su órbita, su excentricidad no depende de su masa (depende de la energía inicial y del momento angular). Pero, ¿desempeña estadísticamente la masa algún papel en la determinación de la excentricidad cuando se forman varios cuerpos, por ejemplo, debido a una colisión?

Answer 1

Las órbitas excéntricas aumentan la probabilidad de colisiones o, al menos, de fuertes interacciones entre los cuerpos, debido a las cortas distancias que, en ocasiones, modifican sus trayectorias.

Los cuerpos más grandes tienen interacciones mutuas más grandes en este caso y se ven más afectados. Si nunca se acercan mucho, lo que puede conseguirse con órbitas circulares, el sistema es más estable a largo plazo.

Answer 2

Una vez que algo está en su órbita, su excentricidad no depende de su masa (depende de la energía inicial y del momento angular).

Esto sólo es cierto en el caso del problema de masas puntuales de dos cuerpos. Si añadimos otro cuerpo, o un cuerpo asimétrico, se acabaron las apuestas. Los objetos pequeños están mucho más sujetos a las perturbaciones gravitatorias de los objetos de tamaño planetario que otros objetos de tamaño planetario.

Aunque los objetos de tamaño planetario del sistema solar expulsaron hace tiempo a la mayoría de los cuerpos pequeños del sistema solar, ese proceso aún no ha concluido. Júpiter y Neptuno, y en menor medida Saturno y Urano, siguen perturbando las órbitas de los objetos de pequeña masa del sistema solar exterior.

Answer 3

La excentricidad orbital e viene dada por: $$\sqrt{1+ \frac{2EL^2}{\alpha^2M_r}}$$ Dónde, $M_r$ es la masa reducida. Esto establece una relación inversamente proporcional con la masa del planeta que se encuentra en nuestro marco de referencia. De ahí que la excentricidad sea menor al aumentar la masa.

Otra razón que creo que afectaría a la excentricidad es el hecho de que si se considera que el vacío es un continuo espacio-tiempo, entonces, cuanta más masa tenga el objeto, más "curvatura" se observaría en el continuo. Imaginemos el planeta como una pelota sobre una sábana. Una bola pesada provocaría una cavidad más profunda en el continuo y, por tanto, afectaría de forma similar a la órbita alrededor de la cual gira cualquier cosa y, por tanto, afectaría de forma similar a la excentricidad. Puedes imaginar la forma en que afectaría a cualquier cosa en lo sucesivo.