Trojanske asteroider: Definition, Lagrangepunkter og Jupiters trojanere
Opdag trojanske asteroider, Lagrangepunkter og Jupiters trojanere: oprindelse, dynamik og de to grupper, der følger Jupiter i solsystemet.
Trojanske objekter er smålegemer, der deler baner med et større legeme (typisk en planet) omkring et endda mere massivt centralt objekt (som solen). De findes typisk omkring to særlige punkter i to-kropsproblemet — de såkaldte Lagrangepunkter L4 og L5 — og ligger cirka 60° foran (L4) eller bagved (L5) det større legeme i det elliptiske kredsløb. Trojanske objekter kredser ikke præcist om et enkelt punkt, men udfører små, langsomme svingninger (libration) omkring L4 eller L5 og ser ud til at "kredse" om disse punkter i lange tidsrum.
Lagrangepunkter og orbital dynamik
Lagrangepunkterne L4 og L5 er dynamisk stabile steder i et tre-legeme-system, hvor tyngdekraften fra de to store legemer og den centrifugale kraft fra et roterende referenceramme balancerer. Et trojansk objekt er i 1:1 resonans med planeten — det betyder, at det deler samme omløbstid om solen som planeten, men befinder sig konstant omkring +60° eller −60° i vinkelafstand.
Der findes to typiske banetyper for trojanere:
- Tadpole-baner: Små svingninger omkring enten L4 eller L5, hvor objektet beskriver en afgrænset, hesteskoformet kurve omkring punktet.
- Horseshoe-baner: Mere udstrakte baner, hvor et objekt kan bevæge sig i en stor hesteskoform, der omfatter både L4 og L5 og tilsyneladende "omkranser" begge punkter.
Stabiliteten af trojanske populationer afhænger af masserne af de store legemer, deres baneelementer og forstyrrelser fra andre planeter. I nogle tilfælde kan objekter forblive stabile i milliarder af år; i andre kan de gradvist ændre bane og blive fjernet fra lejrens samlede population.
Jupiters trojanere
Det bedst kendte og største sæt af trojanske objekter er de asteroider, der kredser foran eller bag Jupiter rundt om solen. Der er to store grupper af joviske trojanere — en ved hver side af Jupiter. Disse grupper omtales ofte som "grekerlejren" (L4, foran Jupiter) og "trojanerlejren" (L5, bag Jupiter), og objekterne navngives traditionelt efter figurer fra den trojanske krig, med enkelte historiske undtagelser.
Jupiters trojanere tæller i dag tusinder af kendte objekter, og man mener, at den fulde population kan være i størrelsesordenen titusinder eller flere, når man inkluderer de mindste, svageste legemer. Størrelserne varierer meget — fra nogle få kilometer i diameter op til legemer på flere hundrede kilometer. Mange trojanere har mørke, rødbrune overflader og tilhører D- og P-spektaltyperne, hvilket tyder på rige organisk-holdige materialer og/eller primitive komet-lignende sammensætninger.
Studier af Jupiters trojanere giver vigtige spor om solsystemets tidlige historie og planetdannelse, fordi de sandsynligvis består af oprindelige planetesimaler, nogle muligvis indfanget eller omflyttet under perioder med planetmigration (fx teorier som Nice-modellen). Derfor er trojanere interessante for forskning i oprindelsen af smålegemer og fordelingen af materialer i det tidlige solsystem.
Andre trojanere og rumfart
Trojanske populationer findes ikke kun ved Jupiter: Mars, Neptun og endda Jorden har kendte trojanere (f.eks. Jordens trojanske asteroide 2010 TK7). Der er også opdaget trojanere ved Neptun og forslag om mulige trojaner ved andre planeter. Sådanne objekter er nyttige som naturlige laboratorier for sammenlignende studier af forskellige dele af solsystemet.
Der er også interesse for at besøge trojanerne med rumsonder for at undersøge deres sammensætning og oprindelse direkte. Et eksempel på et missionselement inden for dette felt er den internationale interesse og planlagte missioner, der sigter mod at besøge joviske trojanere for at tage billeder og udføre spektroskopi, hvilket vil kaste lys over deres geologi og kemi.
Korte fakta
- Position: L4 ≈ 60° foran planeten, L5 ≈ 60° bag planeten.
- Resonans: 1:1 med planeten — samme omløbstid om solen.
- Dynamik: Typiske bevægelser er "tadpole" og "horseshoe" baner omkring L4/L5.
- Jupiter: Har de største kendte trojanske populationer i Solsystemet.
- Betydning: Trojanske asteroider giver vigtig indsigt i solsystemets tidlige dannelse og materialefordeling.
Trojanske punkter er punkterne L4 og L5, markeret med rødt, på det sekundære objekts (blå) bane rundt om det primære objekt (gult).
Trojanske asteroider fra Jupiter (grønt farvet) foran og bagved planeten langs dens banebane. Desuden er vist asteroidebæltet mellem Mars' og Jupiters baner (hvidt) og Hilda-familien af asteroider (brunt).
Historie
Teori
I 1772 identificerede den franske matematiker og astronom Joseph-Louis Lagrange to punkter i en planets bane, som var gravitationelt stabile. Hvis et objekt blev placeret der, ville det blive der. Lagrange forudsagde eksistensen af en gruppe af små legemer i hvert af de to stabile punkter i Jupiters bane.
Udtrykket henviste oprindeligt til de trojanske asteroider, der kredser om Jupiters lagrangiske punkter, og som konventionelt er opkaldt efter figurer fra den trojanske krig i den græske mytologi. Konventionelt er de asteroider, der kredser om Jupiters punkt L4 , opkaldt efter helte fra den græske side af krigen, mens asteroiderne ved L5 er opkaldt efter helte fra den trojanske side. De to undtagelser, 617 Patroklos med græsk tema og 624 Hektor med trojansk tema, blev faktisk tildelt de forkerte sider.
Opdagelser
I 1904 var Edward Emerson Barnard den første person, der så en trojansk asteroide. Barnard troede, at det var en måne af planeten Saturn. I februar 1906 så en tysk astronom ved navn Max Wolf en trojansk asteroide og kaldte den 588 Achilles. Wolf var den første person, der så en trojansk asteroide og vidste, hvad den var. Siden da er der blevet set mere end 2000 trojanske asteroider. Den største trojanske asteroide hedder 624 Hektor. 624 Hektor er 370 km i diameter. Astronomer mener, at trojanske asteroider er lavet af is og støv.
Senere blev der fundet objekter, der kredsede om Neptun, Mars og Jorden i kredsløb om Lagrangian punkterne. Asteroider ved andre planeter end Jupiters lagrangiske punkter kan kaldes lagrangiske asteroider.
- 5261 Eureka, 1998 VF31, 1999 UJ7 og 2007 NS2 er Mars-trojanere.
- Der kendes otte Neptun-trojanere, men de er måske en størrelsesorden større end Jupiter-trojanerne.
- 2010 TK7 blev bekræftet som den første kendte jordtrojaner i 2011. Den befinder sig i L4 Lagrangian punktet, som ligger foran Jorden.
Jordens trojanske hest
Astronomer har fundet en trojansk asteroide ikke langt fra Jorden, der bevæger sig i samme bane omkring Solen. Den befinder sig i et af "Lagrangepunkterne", som ligger 60 grader foran eller bagved planeterne i deres baner. Det er punkter med gravitationel stabilitet.
Stenen, der kaldes 2010 TK7, befinder sig ca. 80 millioner km fra Jorden og burde ikke komme tættere på end ca. 25 millioner km. Holdet siger, at dens bane ser ud til at være stabil i hvert fald de næste 10.000 år.
Et teleskop i kredsløb, der er følsomt over for infrarødt lys, fandt 2010 TK7. Wise, Wide-field Infrared Survey Explorer, der blev opsendt i 2009, undersøgte mere end 500 jordnære objekter (NEO'er), hvoraf 123 var nye for videnskaben. Opfølgningsarbejde på Canada-France-Hawaii-teleskopet bekræftede 2010 TK7's status.
Relaterede sider
- Neptun Trojan
Søge