Pregunta:
¿Cuál es la densidad (de partículas) del cinturón de asteroides?
mart
2013-07-17 16:27:49 UTC
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Obviamente, el cinturón de asteroides está escasamente poblado. ¿Pero cuán escasamente exactamente?

¿Cuál es el estado de conocimiento con respecto a cuántas partículas hay en un intervalo de tamaño dado y un volumen, cuáles serían las distancias típicas entre asteroides en un intervalo de tamaño dado?

Edite para agregar:
Las respuestas hasta ahora hablan de asteroides de alrededor de un km. Estaba pensando también en asteroides más pequeños o incluso en polvo, hasta la escala de un mm. Entiendo que es posible que sepamos poco sobre asteroides tan pequeños.
De todos modos, una respuesta que me dé los caminos libres medios para varios tamaños diferentes, todos dentro de un orden de magnitud, sería genial.

Cuatro respuestas:
#1
+16
AlanSE
2013-07-22 18:38:27 UTC
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Solo quiero agregar que se trabaja mucho en las predicciones de abundancia, para objetos, incluidos los que no hemos detectado hasta ahora. Existe cierta similitud con los exoplanetas, donde sabemos que un método tiene un sesgo de detección. Si puede cuantificar perfectamente el sesgo de detección, entonces puede obtener la abundancia total para diferentes tamaños.

Una fuente da una idea bastante buena. Muchas referencias emplean la relación D ^ -2,3, pero puede aparecer como D ^ -1,3 como métrica acumulativa. Es interesante que se haya descubierto que los tamaños más pequeños siguen un patrón diferente. Dudo mucho que este patrón continúe a tamaños extremadamente pequeños, por debajo de D = 0,1 km. Como enunciado matemático, la integración a cero diverge.

abundance with size

Construí algunos números para los coeficientes de las relaciones anteriores con cálculos simples de Excel. Para darle una idea de cómo cambia el recuento con el tamaño, tomé dos regiones del pdf anterior. La región de 6 km a 1000 km contiene del orden de 90.000 objetos. Pero también te interesan los cuerpos pequeños, por lo que también integré la relación D ^ -4 de 0,1 km a 6 km. Eso da alrededor de 15.000.000.000 de objetos (15 mil millones).

Si disminuyese el límite inferior de 0,1 km a algo más pequeño, el recuento sería aún mayor (probablemente en órdenes de magnitud). Pero no tenemos idea de qué relación debería tener allí. ¿Observa que las barras de error crecen a medida que se hacen más pequeñas? No tenemos una buena idea de cuál debería ser la prevalencia de cuerpos pequeños y microscópicos. Vaya lo suficientemente pequeño y estará en tamaños moleculares, por lo que podría obtener una medida de la densidad de partículas en el sistema solar. Pero en ese punto, factores completamente diferentes lo están impulsando (como el escape atmosférico y el viento solar), a diferencia de la colección gravitacional y la ruptura de cuerpos, que es lo que consideramos asteroides. Podemos poner algunos límites a los números, porque aparentemente las sondas espaciales no fueron aplastadas por micrometeoritos. Los estudios de regolitos también podrían dar alguna indicación.

Para obtener la densidad de partículas, tome el número que desee para el número de objetos y divida por alguna métrica aproximada del volumen que define el cinturón de asteroides. La incertidumbre de eso probablemente será menor que el recuento en sí, por lo que no me preocuparía demasiado por la precisión.

Creo que esto es lo que quería, pero no entiendo el gráfico: ¿D es la distancia media ?, ¿qué es ny n / n_10?
Ah, tal vez debería editar. Por ahora, D es el diámetro del objeto. La variable n tiene una definición cambiante. En el gráfico, la N mayúscula es el número acumulado de objetos y la n minúscula es el número diferencial de objetos. Esto es CDF versus PDF. n10 es una referencia para un objeto de 10 km de diámetro. El registro se utiliza para escalar el gráfico.
Si puedes explicar qué significa el eje, sería genial. ¿El número de objetos es total para el cinturón o para un volumen específico?
@mart ¿Te refieres al eje del gráfico? Es el diámetro del objeto en la horizontal y luego el exponente de la función de distribución de probabilidad relativa (PDF) en la vertical. Eso es un poco más confuso de lo que debería ser, pero la esencia es PDF = C * D ^ -2.3 o C * D ^ -4. La fuente que utilicé especifica que estos son "asteroides del cinturón principal".
Vea si entiendo esto correctamente: miro D = 10, lógicamente log (n / n_10) = 0, miro D = 1, log (...) es ~ 3, por lo que mil veces más rocas que en D = 10 - ¿correcto?
@mart No exactamente, 3 es 1000 veces más asteroides * por 1 km de aumento de diámetro *. Es la naturaleza de un PDF. El CDF es un recuento literal, por lo que su unidad es el número de asteroides. Tienes que integrar el PDF, para que puedas decir "hay tantos asteroides entre diámetros de 1 km y 10 km".
¿Quizás podrías actualizar la referencia? La dirección vinculada no está disponible.
¿Cuál es la diferencia entre la línea roja y la azul?
#2
+8
RhysW
2013-07-17 17:38:42 UTC
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Esta respuesta y pregunta sobre física cubren un tema similar, lo vincularé aquí y citaré en bloque las partes más relevantes.

La parte más notable de esta respuesta es lo más probable es que sea:

Los asteroides no se distribuyen uniformemente en el cinturón de asteroides, pero se podría aproximar que estén espaciados uniformemente en una región de 2.2 AU (1 AU son 93 millones de millas, o distancia promedio entre la Tierra y el Sol) a 3,2 AU del Sol y se extiende 0,5 AU por encima y por debajo de la eclíptica (el plano de la órbita de la Tierra, que es una referencia conveniente para el sistema solar). Eso produce un volumen de aproximadamente 16 AU cúbicos, o alrededor de 13 billones de billones de millas cúbicas. (Nota: ¡el espacio es grande!)

¡Entonces puedes ver que hay una gran brecha en los asteroides, más grande que la distancia entre la tierra y el sol en al menos el doble!

Como se menciona en la respuesta sobre física, actualmente hay una misión de la NASA en marcha para aventurarse al cinturón de asteroides para verlo con más detalle, se puede encontrar información relevante para esta misión en:

http://dawn.jpl.nasa.gov/mission/

#3
+5
mart
2013-11-19 21:43:22 UTC
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Para introducir los números dados en un cálculo simple: el cinturón de asteroides tiene un volumen de 4,35E25 km ^ 3. Si asumimos por un momento que los asteroides están espaciados uniformemente, y que hay 15 mil millones de asteroides (estimación dada arriba para tamaños de 0,1 km +), llegamos a una distancia de aproximadamente 180 km de asteroide a asteroide. 3 órdenes de magnitud en el número de asteroides nos dan un orden de magnitud en la distancia; si solo hubiera 15 millones de asteroides, tendríamos una distancia media de 1800 km.
En realidad, unos pocos cientos de kilómetros entre cada objeto > 100 m no parece mucho.

#4
+3
Burkhard
2013-07-17 17:12:27 UTC
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Aparte de los puntos donde se encuentra un asteroide real, la densidad es muy baja.

"Contrariamente a las imágenes populares, el cinturón de asteroides está casi vacío. Los asteroides están esparcidos en un volumen tan grande que sería improbable alcanzar un asteroide sin apuntar con cuidado ". ( fuente)

Además, la distribución de los asteroides no es uniforme, por lo que la densidad media podría no ser muy característica.



Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 3.0 bajo la que se distribuye.
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