Коорбитальная конфигурация

В астрономии коорбитальная конфигурация — это конфигурация двух или более астрономических объектов (таких как астероиды , спутники или планеты ), вращающихся по орбитам на одинаковом или очень близком расстоянии от своего основного объекта; т. е. они находятся в резонансе среднего движения 1:1 . (или 1:-1, если вращаются в противоположных направлениях ). ^[1]

Существует несколько классов соорбитальных объектов в зависимости от точки их либрации . Самый распространенный и самый известный класс — троян , который вращается вокруг одной из двух стабильных точек Лагранжа (троянских точек), L ₄ и L ₅ , на 60° впереди и позади большего тела соответственно. Другой класс — подковообразная орбита , на которой объекты колеблются примерно на 180° от большего тела. Объекты, либрирующие около 0°, называются квазиспутниками . ^[2]

Обменная орбита возникает, когда два находящихся на одной орбите объекта имеют одинаковую массу и, таким образом, оказывают существенное влияние друг на друга. Объекты могут обмениваться большими полуосями или эксцентриситетами при сближении друг с другом.

Параметры

Орбитальными параметрами, которые используются для описания отношений коорбитальных объектов, являются долгота разности перицентров и средняя разность долгот . Долгота периапсиса представляет собой сумму средней долготы и средней аномалии. $({\lambda }=\varpi +M)$ а средняя долгота - это сумма долготы восходящего узла и аргумента периапсиса. $(\varpi =\Omega +\omega )$ .

Трояны

Троянские объекты вращаются на 60° впереди (L ₄ ) или позади (L ₅ ) более массивного объекта, причем оба находятся на орбите вокруг еще более массивного центрального объекта. Самыми известными примерами являются многочисленные астероиды, вращающиеся впереди или позади Юпитера вокруг Солнца . Троянские объекты не вращаются точно по одной из точек Лагранжа , но остаются относительно близко к ней, по-видимому, медленно вращаясь вокруг нее. С технической точки зрения, они либрируют вокруг $({\Delta }{\lambda },{\Delta }\varpi )$ = (±60°, ±60°). Точка, вокруг которой они либрируют, одна и та же, независимо от их массы или эксцентриситета орбиты. ^[2]

Троянские малые планеты

Вокруг Солнца вращается несколько тысяч известных малых троянских планет. Большинство из них вращаются вокруг точек Лагранжа Юпитера, традиционных троянов Юпитера . По состоянию на 2015 год ^[update] 13 троянов Нептуна , 7 троянов Марса , 2 трояна Урана ( (687170) 2011 QF 99 и (636872) 2014 YX 49 ) и 2 трояна Земли ( 2010 TK 7 и (614689) 2020 XL ₅Также известны ). существовать. Никаких сатурнианских троянов не наблюдалось.

Троянские луны

Система Сатурна содержит два набора троянских спутников. И Тефия, и Диона имеют по два троянских спутника: Телесто и Калипсо Тефии _{в L 4} и L ₅ соответственно, а Елена и Полидевк Дионы _{в L 4} и L ₅ соответственно.

Полидевк примечателен своей широкой либрацией : он проходит на расстояние ±30° от точки Лагранжа и на ±2% от среднего радиуса орбиты по орбите головастика за 790 дней (в 288 раз больше его орбитального периода вокруг Сатурна, столько же, сколько у Дионы). ).

Троянские планеты

Было высказано предположение, что пара соорбитальных экзопланет вращается вокруг звезды Кеплер-223 , но позже от этого отказались. ^[3]

Была изучена возможность присутствия троянской планеты на Кеплер-91b, но был сделан вывод, что транзитный сигнал был ложноположительным. ^[4]

В апреле 2023 года группа астрономов-любителей сообщила о двух новых кандидатах в экзопланеты, вращающихся на совместной орбите на подковообразной орбите недалеко от звезды GJ 3470 (известно, что у этой звезды есть подтвержденная планета GJ 3470 b ). Однако упомянутое исследование находится только в форме препринта на arXiv и еще не прошло рецензирование и не было опубликовано в авторитетном научном журнале. ^[5]^[6]

В июле 2023 года было объявлено о возможном обнаружении облака обломков на одной орбите с протопланетой PDS 70 b . Это облако обломков может быть свидетельством существования троянского тела планетарной массы или тела, находящегося в процессе формирования. ^[7]^[8]

Одной из возможностей обитаемой зоны является троянская планета -гигант , близкая к своей звезде . ^[9]

Причина, по которой ни одна троянская планета не была окончательно обнаружена, может заключаться в том, что приливы дестабилизируют их орбиты. ^[10]

Формирование системы Земля-Луна

Согласно гипотезе гигантского удара , Луна образовалась после столкновения двух соорбитальных объектов: Тейи , которая, как считается, имела около 10% массы Земли (примерно такой же массы, как Марс ), и прото-Земли. Их орбиты были нарушены другими планетами, что вывело Тейю из ее троянской позиции и вызвало столкновение.

Подковообразные орбиты

Объекты на подковообразной орбите совершают либрацию примерно на 180° от главной. Их орбиты охватывают обе равносторонние точки Лагранжа, т.е. L ₄ и L ₅ . ^[2]

Коорбитальные спутники

Спутники Сатурна имеют общие орбиты, причем Янус и Эпиметей разница в больших полуосях меньше среднего диаметра каждого из них. Это означает, что Луна с меньшей большой полуосью будет медленно догонять другую. При этом луны гравитационно притягиваются друг к другу, увеличивая большую полуось догнавшей луны и уменьшая ось другой. Это меняет их относительное положение пропорционально их массам и заставляет этот процесс начинаться заново, когда роли спутников меняются местами. Другими словами, они эффективно меняют орбиты, в конечном итоге колеблясь вокруг своей средневзвешенной по массе орбиты.

Коорбитальные астероиды Земли

Было обнаружено небольшое количество астероидов, находящихся на одной орбите с Землей. Первый из них, который будет открыт, астероид 3753 Круитни , вращается вокруг Солнца с периодом чуть меньше одного земного года, в результате чего орбита (с точки зрения Земли) выглядит как бобовидная орбита с центром в позиции впереди положения Земли. Эта орбита медленно движется дальше от орбитального положения Земли. Когда орбита Круитни перемещается в положение, в котором она следует за положением Земли, а не опережает ее, гравитационное воздействие Земли увеличивает орбитальный период, и, следовательно, орбита затем начинает отставать, возвращаясь в исходное положение. Полный цикл от начала до отставания Земли занимает 770 лет, что приводит к подковообразному движению относительно Земли. ^[11]

и другие резонансные объекты, сближающиеся с Землей С тех пор были обнаружены (ОСЗ). К ним относятся 54509 YORP , (85770) 1998 UP 1 , 2002 AA 29 , (419624) 2010 SO 16 , 2009 BD и 2015 SO 2 , которые существуют на резонансных орбитах, подобных орбитам Круитни. 2010 TK 7 и (614689) 2020 XL 5 — единственные два идентифицированных земных трояна .

Астероиды Венгрии оказались одним из возможных источников соорбитальных объектов Земли с временем жизни до ~58 тыс. лет . ^[12]

Квазиспутниковый

Квазиспутники — это соорбитальные объекты, которые вибрируют под углом около 0° от основного. Квазиспутниковые орбиты с низким эксцентриситетом очень нестабильны, но при эксцентриситете от умеренного до высокого такие орбиты могут быть стабильными. ^[2] С точки зрения совместного вращения квазиспутник кажется вращающимся вокруг основного спутника как ретроградный спутник , хотя и на расстояниях настолько больших, что он не связан с ним гравитацией. ^[2] Два примера квазиспутников Земли . : 2014 OL 339 ^[13]и 469219 Камоалева . ^[14]^[15]

Обмен орбитами

Помимо замены больших полуосей, как у спутников Сатурна Эпиметея и Януса, есть еще одна возможность — использовать одну и ту же ось, но вместо этого поменять местами эксцентриситеты. ^[16]

См. также

Ссылки

^ Мораис, МХМ; Ф. Намуни (2013). «Астероиды в ретроградном резонансе с Юпитером и Сатурном» . Ежемесячные уведомления о письмах Королевского астрономического общества . 436 : L30–L34. arXiv : 1308.0216 . Бибкод : 2013MNRAS.436L..30M . дои : 10.1093/mnrasl/slt106 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Динамика двух планет в соорбитальном движении
^ «Обнаружены две планеты, делящие одну орбиту» . Новый учёный . 24 февраля 2011 г.
^ Пласек, Бен; Кнут, Кевин Х.; Ангерхаузен, Дэниел; Дженкинс, Джон М. (2015). «Характеристика Kepler-91B и исследование потенциального троянского компаньона с использованием Exonest». Астрофизический журнал . 814 (2): 147. arXiv : 1511.01068 . Бибкод : 2015ApJ...814..147P . дои : 10.1088/0004-637X/814/2/147 . S2CID 118366565 .
^ «Энциклопедия внесолнечных планет — GJ 3470 d» . Энциклопедия внесолнечных планет . Проверено 28 апреля 2023 г.
^ «Энциклопедия внесолнечных планет — GJ 3470 e» . Энциклопедия внесолнечных планет . Проверено 28 апреля 2023 г.
^ Бальсалобре-Руза, О.; де Грегорио-Монсальво, И.; и др. (июль 2023 г.). «Предварительное коорбитальное субмиллиметровое излучение в лагранжевой области L5 протопланеты PDS 70 b». Астрономия и астрофизика . 675 : А172. arXiv : 2307.12811 . Бибкод : 2023A&A...675A.172B . дои : 10.1051/0004-6361/202346493 . S2CID 259684169 .
^ «Есть ли у этой экзопланеты брат или сестра, живущая на той же орбите?» . ЭСО . 19 июля 2023 г. Проверено 19 июля 2023 г.
^ Дворжак Р.; Пилат-Лохингер, Э.; Шварц, Р.; Фрейстеттер, Ф. (2004). «Внесолнечные троянские планеты вблизи обитаемых зон». Астрономия и астрофизика . 426 (2): L37–L40. arXiv : astro-ph/0408079 . Бибкод : 2004A&A...426L..37D . дои : 10.1051/0004-6361:200400075 . S2CID 15637771 .
^ Добровольскис, Энтони Р.; Лиссауэр, Джек Дж. (2022). «Дестабилизируют ли приливы троянские экзопланеты?» . Икар . 385 : 115087. arXiv : 2206.07097 . Бибкод : 2022Icar..38515087D . дои : 10.1016/j.icarus.2022.115087 . S2CID 248979920 .
^ Кристу, А.А.; Ашер, диджей (2011). «Долговечная подкова-спутница Земли» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 414 (4): 2965. arXiv : 1104.0036 . Бибкод : 2011MNRAS.414.2965C . дои : 10.1111/j.1365-2966.2011.18595.x . S2CID 13832179 .
^ Галиаццо, Массачусетс; Шварц, Р. (2014). «Регион Венгрии как возможный источник троянцев и спутников во внутренней Солнечной системе» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 445 (4): 3999. arXiv : 1612.00275 . Бибкод : 2014MNRAS.445.3999G . дои : 10.1093/mnras/stu2016 .
^ де ла Фуэнте Маркос, Карлос; де ла Фуэнте Маркос, Рауль (2014). «Астероид 2014 OL339: еще один квазиспутник Земли» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 445 (3): 2985–2994. arXiv : 1409.5588 . Бибкод : 2014MNRAS.445.2961D . дои : 10.1093/mnras/stu1978 .
^ Эгл, округ Колумбия; Браун, Дуэйн; Кантильо, Лори (15 июня 2016 г.). «Маленький астероид – постоянный спутник Земли» . НАСА . Проверено 15 июня 2016 г.
^ де ла Фуэнте Маркос, Карлос; де ла Фуэнте Маркос, Рауль (2016). «Астероид (469219) 2016 HO3, самый маленький и ближайший квазиспутник Земли» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 462 (4): 3441–3456. arXiv : 1608.01518 . Бибкод : 2016MNRAS.462.3441D . дои : 10.1093/mnras/stw1972 .
^ Функ, Б. (2010). «Обменные орбиты: возможное применение к внесолнечным планетным системам?» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 410 (1): 455–460. Бибкод : 2011MNRAS.410..455F . дои : 10.1111/j.1365-2966.2010.17453.x .

Эрик Б. Форд и Мэтью Дж. Холман (2007). «Использование наблюдений за временем транзита для поиска троянов транзитных внесолнечных планет» . Письма астрофизического журнала . 664 (1): L51–L54. arXiv : 0705.0356 . Бибкод : 2007ApJ...664L..51F . дои : 10.1086/520579 . S2CID 14285948 .

Внешние ссылки

QuickTime-анимация коорбитального движения от Мюррея и Дермотта
Кассини наблюдает орбитальный танец Эпиметея и Януса Планетарное общество
Поиск троянских планет Веб-страница группы астрономов, ищущих внесолнечные троянские планеты, в Аппалачском государственном университете.

[1] Мораис, МХМ; Ф. Намуни (2013). «Астероиды в ретроградном резонансе с Юпитером и Сатурном» . Ежемесячные уведомления о письмах Королевского астрономического общества . 436 : L30–L34. arXiv : 1308.0216 . Бибкод : 2013MNRAS.436L..30M . дои : 10.1093/mnrasl/slt106 .

[coorbplanet-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Динамика двух планет в соорбитальном движении

[3] «Обнаружены две планеты, делящие одну орбиту» . Новый учёный . 24 февраля 2011 г.

[4] Пласек, Бен; Кнут, Кевин Х.; Ангерхаузен, Дэниел; Дженкинс, Джон М. (2015). «Характеристика Kepler-91B и исследование потенциального троянского компаньона с использованием Exonest». Астрофизический журнал . 814 (2): 147. arXiv : 1511.01068 . Бибкод : 2015ApJ...814..147P . дои : 10.1088/0004-637X/814/2/147 . S2CID 118366565 .

[5] «Энциклопедия внесолнечных планет — GJ 3470 d» . Энциклопедия внесолнечных планет . Проверено 28 апреля 2023 г.

[6] «Энциклопедия внесолнечных планет — GJ 3470 e» . Энциклопедия внесолнечных планет . Проверено 28 апреля 2023 г.

[7] Бальсалобре-Руза, О.; де Грегорио-Монсальво, И.; и др. (июль 2023 г.). «Предварительное коорбитальное субмиллиметровое излучение в лагранжевой области L5 протопланеты PDS 70 b». Астрономия и астрофизика . 675 : А172. arXiv : 2307.12811 . Бибкод : 2023A&A...675A.172B . дои : 10.1051/0004-6361/202346493 . S2CID 259684169 .

[eso2311-8] «Есть ли у этой экзопланеты брат или сестра, живущая на той же орбите?» . ЭСО . 19 июля 2023 г. Проверено 19 июля 2023 г.

[9] Дворжак Р.; Пилат-Лохингер, Э.; Шварц, Р.; Фрейстеттер, Ф. (2004). «Внесолнечные троянские планеты вблизи обитаемых зон». Астрономия и астрофизика . 426 (2): L37–L40. arXiv : astro-ph/0408079 . Бибкод : 2004A&A...426L..37D . дои : 10.1051/0004-6361:200400075 . S2CID 15637771 .

[10] Добровольскис, Энтони Р.; Лиссауэр, Джек Дж. (2022). «Дестабилизируют ли приливы троянские экзопланеты?» . Икар . 385 : 115087. arXiv : 2206.07097 . Бибкод : 2022Icar..38515087D . дои : 10.1016/j.icarus.2022.115087 . S2CID 248979920 .

[11] Кристу, А.А.; Ашер, диджей (2011). «Долговечная подкова-спутница Земли» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 414 (4): 2965. arXiv : 1104.0036 . Бибкод : 2011MNRAS.414.2965C . дои : 10.1111/j.1365-2966.2011.18595.x . S2CID 13832179 .

[12] Галиаццо, Массачусетс; Шварц, Р. (2014). «Регион Венгрии как возможный источник троянцев и спутников во внутренней Солнечной системе» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 445 (4): 3999. arXiv : 1612.00275 . Бибкод : 2014MNRAS.445.3999G . дои : 10.1093/mnras/stu2016 .

[dynamics-13] де ла Фуэнте Маркос, Карлос; де ла Фуэнте Маркос, Рауль (2014). «Астероид 2014 OL339: еще один квазиспутник Земли» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 445 (3): 2985–2994. arXiv : 1409.5588 . Бибкод : 2014MNRAS.445.2961D . дои : 10.1093/mnras/stu1978 .

[NASA-20160615-14] Эгл, округ Колумбия; Браун, Дуэйн; Кантильо, Лори (15 июня 2016 г.). «Маленький астероид – постоянный спутник Земли» . НАСА . Проверено 15 июня 2016 г.

[2016HO3-15] де ла Фуэнте Маркос, Карлос; де ла Фуэнте Маркос, Рауль (2016). «Астероид (469219) 2016 HO3, самый маленький и ближайший квазиспутник Земли» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 462 (4): 3441–3456. arXiv : 1608.01518 . Бибкод : 2016MNRAS.462.3441D . дои : 10.1093/mnras/stw1972 .

[16] Функ, Б. (2010). «Обменные орбиты: возможное применение к внесолнечным планетным системам?» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 410 (1): 455–460. Бибкод : 2011MNRAS.410..455F . дои : 10.1111/j.1365-2966.2010.17453.x .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]