Астрономы обнаружили, что недавно обнаруженный объект, разделяющий орбитальный путь Земли вокруг Солнца, на самом деле может быть троянским астероидом.
В случае подтверждения это будет только второй объект такого типа, идентифицированный на сегодняшний день, что предполагает, что в гравитационных карманах Земли может быть больше этих скрытых астероидов.
Троянские астероиды - это космические камни, которые разделяют орбитальный путь с более крупными планетными телами в Солнечной системе и находятся в гравитационно-устойчивых регионах, известных как точки Лагранжа.
Это карманы, в которых гравитационное притяжение планеты и Солнца идеально уравновешивается с центростремительной силой любого небольшого тела в этой области, чтобы удерживать его на месте.
Каждая система из двух тел имеет пять точек Лагранжа, как показано на диаграмме ниже. Между Землей и Луной пять; и еще пять между Землей и Солнцем.
Они действительно очень полезны - мы можем поместить в них космические корабли и быть достаточно уверенными, что они останутся на месте. Космический телескоп Джеймса Уэбба, например, будет работать в лагранжиане L2 Земля-Солнце.
На этой диаграмме показаны точки Лагранжа Земля-Солнце (не в масштабе). Троянцы вращаются вокруг областей L4 и L5, хотя их орбиты могут отклоняться от этих точных точек. Фото: NASA/WMAP Science Team
Однако лагранжианы также могут захватывать космические камни, и это явление хорошо известно в Солнечной системе.
На Юпитере больше всего троянов, зарегистрировано более 9000, но и другие планеты не останутся без них. У Нептуна их 28, у Марса - 9, а у Урана и Земли - по одному подтвержденному.
Подтвержденный земной троян, названный 2010 TK7, представляет собой кусок камня диаметром около 300 метров, висящий вокруг передовом для Земли лагранжиана L4 на колеблющейся орбите в форме головастика, известной как либрация.
Новый объект под названием 2020 XL5, который впервые наблюдали в ноябре и декабре прошлого года, кажется похожим.
По словам астронома-любителя Тони Данна, который рассчитал траекторию объекта с помощью программного обеспечения NASA JPL-Horizons, он также либрирует вокруг лагранжиана L4 Земля-Солнце, петляя близко к орбите Марса и пересекая орбиту Венеры.
На гифке ниже орбита астероида - бирюзового цвета, Земли - синего цвета, а Марса - оранжевого, и орбиты Венеры и Меркурий показаны белым цветом.
Анимация новой земной троянской орбиты: Первоначальный расчет траектории 2020 XL5 (бирюзовый) показывает, что он либрирует вокруг точки L4, как показано здесь. Орбиты Меркурия и Венеры белые, Земля и ее орбита (которые служат точкой отсчета для анимации) показаны синим, а Марс - оранжевым. Широкая либрация 2020 XL5 делает его относительно близким к Венере. Фото: Tony Dunn/Twitter
Поскольку он приближается так близко к Венере, то если объект 2020 XL5 является трояном, он может быть нестабильным в долгосрочной перспективе. Согласно моделированию, проведенному Данном, в течение нескольких тысяч лет астероид будет проходить выше и ниже орбитальной плоскости Венеры при пересечении, не давая планете нарушить его орбиту.
В конце концов, однако, гравитационные взаимодействия должны отодвинуть его от точки L4. Это подтверждается моделированием, проведенным астрономом-любителем Альдо Витальяно, создателем программ для определения орбиты Solex и Exorb.
«Я могу подтвердить, что объект 2020 XL5 в настоящее время является умеренно стабильным земным трояном (я имею в виду стабильный во временном масштабе 2–4 тысячелетия)», - написал он в Minor Planets Mailing List.
«Я загрузил номинальные элементы и их ковариационную матрицу с сайта Neodys, тем самым создав 200 клонов тела. Все 200 клонов, интегрированные до 4500 г. н.э., хотя и распространились по орбитальной дуге на более 120 градусов, продолжали либрировать вокруг точки L4. Первый клон перепрыгивает точку L3 примерно в 4500 году, а к 6000 году многие из них совершают прыжок, и некоторые из них либрируют вокруг точки L5».
Подтвержденный земной троян 2010 TK7 не обязательно будет стабильным в его текущем положении в долгосрочной перспективе. Анализ 2012 года показал, что он стал трояном только около 1800 лет назад и, вероятно, переместится из точки L4 примерно через 15000 лет на орбиту в форме подковы или в L5.
Хотя это всего лишь еще одна точка данных, объект 2020 XL5 может помочь нам выяснить, как искать других потенциальных земных троянов. Мы сделали это - космические аппараты OSIRIS-REx и Hayabusa2 просканировали точки L4 и L5 соответственно в 2017 году на пути к своим целям, но ничего не обнаружили. Поиски с Земли оказались почти бесплодными.
Это не неизбежно удивительно. Любые объекты, населяющие лагранжианы, будут много двигаться, оставляя очень большой участок неба для поиска относительно небольших объектов. С Земли, также, расположение относительно Солнца затрудняет обнаружение.
Ученые исключили наличие стабильной популяции первобытных троянцев, скрывающихся с начала существования Солнечной системы.
Тем не менее, даже при нынешних ограничениях наблюдений, ученые подсчитали, что мы сможем обнаружить сотни земных троянов, сопоставимых по размеру с 2010 TK7. Получение лучшего представления о том, как они передвигаются вокруг лагранжианов, может помочь нам сузить область неба, где наблюдать.
То, что мы находим - будь то целая группа троянов или целая куча "ничего" - обязательно расскажет нам больше о динамике нашей Солнечной системы.
Источник: Science Alert / Sky & Telescope
