En mecánica celeste, se produce una resonancia orbital cuando los cuerpos en órbita ejercen una influencia gravitacional periódica y regular entre sí, generalmente debido a que sus periodos orbitales están relacionados por una proporción de números enteros pequeños. Más comúnmente esta relación se encuentra para un par de objetos. Es cuando las órbitas de dos cuerpos tienen períodos cuya razón es una fracción de números enteros simple. Ello significa que se ejercen una influencia gravitatoria regular.
El efecto de la resonancia es muy conocido en física. Supongamos una niña que se columpia con un periodo de 2 segundos. Si su padre la empuja a periodos arbitrarios no causará el mismo efecto que si la impulsa cada 2 segundos, pues entonces lo hará de manera eficaz y causando el aumento de la oscilación. A esta intensificación o amplificación de la fuerza que llega a afectar de forma notable a sus movimientos se le conoce con el nombre de resonancia. Considérese que, si el período orbital de un satélite es un múltiplo exacto o una fracción del de otro satélite, el efecto gravitatorio neto de cada satélite sobre el otro será, en resumidas cuentas, un tirón o un empujón aplicado, repetidamente, en el mismo punto del movimiento cíclico. Así se amplifica el efecto.
Esto tiene un doble efecto: en algunos casos estabiliza y en otros desestabiliza las órbitas.
La resonancia de Júpiter es responsable de los huecos de Kirkwood o ausencia de asteroides a determinadas distancias del cinturón de asteroides que guardan una relación conmensurable con el periodo orbital de Júpiter. Los principales huecos se hallan a distancias en que los asteroides tardarían en orbitar 1/3, 2/5, 3/7 y 1/2 de lo que tarda Júpiter.
En los anillos de planetas, y fundamentalmente de los Anillos de Saturno, que es el más denso, cerca de las distancias radiales del planeta a las que las partículas del disco tendrían un período orbital conmensurado con el de uno de los satélites del planeta (1/2, 1/3, 2/5 o en general n/m) la amplificación del efecto gravitatorio del satélite durante largos períodos hace que se pierdan partículas en una banda situada a la distancia radial correspondiente a una resonancia. La explicación estriba en que cada n-órbitas del satélite natural, la partícula del anillo da m-vueltas exactas, por lo que al cabo del tiempo en que el satélite natural da n-vueltas se halla a la mínima distancia de la partícula, causando un tirón gravitacional que hace que las órbitas de las partículas dejen de ser circulares. Y aumenta la probabilidad de que las partículas choquen con sus vecinas menos perturbadas. ¿Qué acontece entonces? Se pierden partículas en una banda situada a la distancia radial correspondiente a una resonancia. La banda suele abarcar una anchura natural de unas decenas de kilómetros.
El cuerpo principal del sistema de anillos de Saturno incluye, por su proximidad al planeta, los brillantes anillos B y A. Entre ambos está la división de Cassini, de 5000 kilómetros de ancho. Las partículas de la proximidad del borde exterior del anillo B (borde interior de la División de Cassini) describen órbitas en torno a Saturno en 11h 24m, aproximadamente dos veces por cada órbita completa del satélite Mimas, tres veces por cada órbita completa del satélite Encélado y cuatro veces por cada órbita completa del satélite Tetis. Estas resonancias son las responsables de la división de Cassini.
La resonancia podría explicar también la docena de estrechos huecos en la parte externa del anillo A, que al parecer resultan de resonancias producidas por los satélites coorbitales Jano y Epimeteo y los satélites pastores del anillo F Pandora y Prometeo.
Si bien no se ha encontrado que la mayoría de los sistemas planetarios extrasolares tengan planetas en resonancias de movimiento medio, se han descubierto cadenas de hasta cinco planetas resonantes y hasta siete al menos cerca de planetas resonantes . Las simulaciones han demostrado que durante la formación del sistema planetario, la aparición de las cadenas resonantes de los embriones planetarios se ve favorecida por la presencia del disco de gas primordial. Una vez que el gas se disipa, el 90–95% de esas cadenas deben volverse inestables para coincidir con la baja frecuencia de las cadenas resonantes observadas.
Los casos de planetas extrasolares cercanos a una resonancia de movimiento medio 1: 2 son bastante comunes. Se informa que el dieciséis por ciento de los sistemas encontrados por el método de tránsito tienen un ejemplo de esto (con proporciones de período en el rango de 1.83-2.18), así como una sexta parte de los sistemas planetarios caracterizados por espectroscopia Doppler (en este caso, un rango de relación de período más estrecho). Debido al conocimiento incompleto de los sistemas, es probable que las proporciones reales sean más altas. En general, alrededor de un tercio de los sistemas caracterizados por velocidad radial parecen tener un par de planetas cercanos a una conmensurabilidad. Es mucho más común que los pares de planetas tengan relaciones de período orbital un porcentaje un poco mayor que una relación de resonancia media-movimiento que un porcentaje más pequeño (particularmente en el caso de resonancias de primer orden, en las que los enteros en la relación difieren en uno ). Se predijo que esto sería cierto en los casos en que las interacciones de las mareas con la estrella son significativas.
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