Троян (небесное тело)
В астрономии трояном точек называют небольшое небесное тело (в основном астероиды), которое разделяет орбиту с более крупным телом, оставаясь на стабильной орбите примерно на 60° впереди или позади основного тела вблизи одной из его Лагранжа L 4 и L 5 . Троянские программы могут находиться на орбитах планет или больших лун .
Трояны — это один из типов орбитальных объектов . В этом расположении звезда и планета вращаются вокруг своего общего барицентра , который близок к центру звезды, поскольку обычно он намного массивнее, чем вращающаяся вокруг планеты. В свою очередь, гораздо меньшая масса, чем и звезда, и планета, расположенная в одной из точек Лагранжа системы звезда-планета, подвержена воздействию объединенной гравитационной силы, действующей через этот барицентр. Следовательно, наименьший объект вращается вокруг барицентра с тем же периодом обращения, что и планета, и расположение может оставаться стабильным с течением времени. [1]
В Солнечной системе большинство известных троянов вращаются на орбите Юпитера . Они разделены на греческий лагерь в L 4 (перед Юпитером) и троянский лагерь в L 5 (вслед за Юпитером). Предполагается, что существует более миллиона троянов Юпитера размером более одного километра. [2] из которых в настоящее время каталогизировано более 7000. только девять троянов Марса , 28 троянов Нептуна , два трояна Урана и два трояна Земли На орбитах других планет на сегодняшний день обнаружено временный троян Venus . Известен также . Численное моделирование стабильности орбитальной динамики показывает, что на Сатурне, вероятно, нет каких-либо первичных троянов. [3]
Такая же схема может возникнуть, когда первичным объектом является планета, а вторичным — один из ее спутников, в результате чего гораздо меньшие троянские спутники на ее орбите могут находиться . Все известные троянские спутники являются частью системы Сатурна . Телесто и Калипсо — троянцы Тефиды , а Елена и Полидевк — Дионы .
Троянские малые планеты
[ редактировать ]
| Трояны Юпитера | Пояс астероидов | Хильда астероиды |
В 1772 году итало-французский математик и астроном Жозеф-Луи Лагранж получил два решения постоянной картины (коллинеарное и равностороннее) общей задачи трех тел . [4] В ограниченной задаче трёх тел, где одна масса пренебрежимо мала (которую Лагранж не учел), пять возможных положений этой массы теперь называются точками Лагранжа .
Термин «троян» первоначально относился к «троянским астероидам» ( троянам Юпитера ), вращающимся вблизи точек Лагранжа Юпитера. Их уже давно называют в честь героев Троянской войны из греческой мифологии . По соглашению, астероиды, вращающиеся вокруг точки L 4 Юпитера, названы в честь персонажей греческой стороны войны, тогда как астероиды, вращающиеся вокруг точки L 5 Юпитера, принадлежат троянской стороне. Есть два исключения, названные до принятия конвенции: 624 Гектор в группе L4 и 617 Патрокл в группе L5. [5]
По оценкам астрономов, троянов Юпитера примерно так же много, как и астероидов пояса астероидов . [6]
Позже были обнаружены объекты, вращающиеся вблизи точек Лагранжа Нептуна , Марса , Земли , [7] Уран и Венера . Малые планеты, находящиеся в точках Лагранжа планет, отличных от Юпитера, можно назвать малыми лагранжевыми планетами. [8]
- четыре марсианских трояна Известны : 5261 Eureka , (101429) 1998 VF 31 , (311999) 2007 NS 2 и (121514) 1999 UJ 7 — единственное троянское тело в ведущем «облаке» на L 4 , [9] [10] Кажется, существуют также (385250) 2001 DH 47 , 2011 SC 191 и 2011 UN 63 , но они еще не приняты Центром малых планет .
- Известно 28 нептунианских троянов . [11] но ожидается, что крупные нептунианские трояны будут на порядок превосходить по численности крупные юпитерианские трояны . [12] [13]
- В 2010 году было подтверждено, что TK 7 является первым известным земным трояном в 2011 году. Он расположен в точке Лагранжа L 4 , которая находится впереди Земли. [14] (614689) В 2021 году 2020 XL 5 оказался еще одним земным трояном. Он также находится на уровне L4. [15] [16]
- (687170) 2011 QF 99 был идентифицирован как первый троян Урана в 2013 году. Он расположен в точке Лагранжа L 4 . Второй, (636872) 2014 YX 49 , был анонсирован в 2017 году. [17]
- 2013 ND 15 — временный венерианский троян, первый обнаруженный.
- На крупных астероидах Церере и Весте есть временные трояны. [18]
Трояны по планетам
[ редактировать ]| Планета | Номер в L4 | Номер в L5 | Список (L4) | Список (L5) |
|---|---|---|---|---|
| Меркурий | 0 | 0 | — | — |
| Венера | 1 | 0 | 2013 НД 15 | — |
| Земля | 2 | 0 | 2010 ТК 7 , (614689) 2020 XL 5 | — |
| Марс | 1 | 13 | (121514) 1999 ЮЖ 7 | много |
| Юпитер | 7508 | 4044 | много | много |
| Сатурн | 0 | 0 | — | — |
| Уран | 2 | 0 | (687170) 2011 кв. 99 , (636872) 2014 г. 49 | — |
| Нептун | 24 | 4 | много | много |
Стабильность
[ редактировать ]Устойчива ли система звезды, планеты и трояна или нет, зависит от того, насколько велики возмущения, которым она подвержена. Если, например, планета имеет массу Земли, а вокруг этой звезды вращается объект массы Юпитера, орбита трояна будет гораздо менее стабильной, чем если бы вторая планета имела массу Плутона.
Как правило, система, вероятно, будет долгоживущей, если m 1 > 100 m 2 > 10 000 m 3 (где m 1 , m 2 и m 3 — массы звезды, планеты и трояна). .
Более формально, в системе трех тел с круговыми орбитами условие устойчивости равно 27( m 1 m 2 + m 2 m 3 + m 3 m 1 ) < ( m 1 + m 2 + m 3 ) 2 . Таким образом, троян, будучи пылинкой, m 3 →0, накладывает нижнюю границу на м 1 / м 2 25+√621 / 2 ≈ 24,9599. А если бы звезда была гипермассивной, m 1 →+∞, то в условиях ньютоновской гравитации система устойчива независимо от массы планеты и трояна. И если m 1 / m 2 = м 2 / м 3 , то оба должны превышать 13+√168 ≈ 25,9615. Однако все это предполагает систему трех тел; как только вводятся другие тела, даже если они далеки и малы, устойчивость системы требует еще больших отношений.
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Робютель, Филипп; Суше, Жан (2010), «Введение в динамику троянских астероидов», Дворжак, Рудольф; Суше, Жан (ред.), Динамика малых тел Солнечной системы и экзопланет , Конспект лекций по физике, том. 790, Спрингер, с. 197, ISBN 978-3-642-04457-1
- ^ Ёсида, Ф.; Накамура, Т. (декабрь 2005 г.). «Распределение размеров слабых троянских астероидов Юпитера L4» . Астрономический журнал . 130 (6): 2900–2911. Бибкод : 2005AJ....130.2900Y . дои : 10.1086/497571 .
- ^ Шеппард, Скотт С.; Трухильо, Чедвик А. (июнь 2006 г.). «Густое облако троянцев Нептуна и их цвета». Наука . 313 (5786): 511–514. Бибкод : 2006Sci...313..511S . дои : 10.1126/science.1127173 . ПМИД 16778021 . S2CID 35721399 .
- ^ Лагранж, Жозеф-Луи (1772). «Essai sur le Problème des Trois Corps» [Очерк задачи трех тел] (PDF) (на французском языке). Архивировано из оригинала (PDF) 22 декабря 2017 года.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Райт, Элисон (1 августа 2011 г.). «Планетология: Троян уже где-то рядом» . Физика природы . 7 (8): 592. Бибкод : 2011NatPh...7..592W . дои : 10.1038/nphys2061 .
- ^ Ёсида, Фуми; Накамура, Цуко (2005). «Распределение размеров слабых троянских астероидов L4» . Астрономический журнал . 130 (6): 2900–11. Бибкод : 2005AJ....130.2900Y . дои : 10.1086/497571 .
- ^ Коннорс, Мартин; Вигерт, Пол; Вейе, Кристиан (27 июля 2011 г.). «Троянский астероид Земли». Природа . 475 (7357): 481–483. Бибкод : 2011Natur.475..481C . дои : 10.1038/nature10233 . ПМИД 21796207 . S2CID 205225571 .
- ^ Уайтли, Роберт Дж.; Толен, Дэвид Дж. (ноябрь 1998 г.). «ПЗС-поиск лагранжевых астероидов системы Земля – Солнце». Икар . 136 (1): 154–167. Бибкод : 1998Icar..136..154W . дои : 10.1006/icar.1998.5995 .
- ^ «Список марсианских троянов» . Центр малых планет . Проверено 3 июля 2015 г.
- ^ де ла Фуэнте Маркос, К.; де ла Фуэнте Маркос, Р. (15 мая 2013 г.). «Три новых стабильных марсианских трояна L5» . Письма. Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 432 (1): 31–35. arXiv : 1303.0124 . Бибкод : 2013MNRAS.432L..31D . дои : 10.1093/mnrasl/slt028 .
- ^ «Список троянов Нептуна» . Центр малых планет . 28 октября 2018 г. Проверено 28 декабря 2018 г.
- ^ Чан, Юджин И.; Литвик, Йорам (20 июля 2005 г.). «Трояны Нептуна как испытательный стенд для формирования планет». Астрофизический журнал . 628 (1): 520–532. arXiv : astro-ph/0502276 . Бибкод : 2005ApJ...628..520C . дои : 10.1086/430825 . S2CID 18509704 .
- ^ Пауэлл, Дэвид (30 января 2007 г.). «Нептун может иметь тысячи эскортов» . Space.com .
- ^ Чой, Чарльз К. (27 июля 2011 г.). «Наконец-то обнаружен первый астероид-спутник Земли» . Space.com . Проверено 27 июля 2011 г.
- ^ Ман-То Хуэй; и др. (ноябрь 2021 г.). «Второй Земной Троян 2020 XL5» . Письма астрофизического журнала . 922 (2): Л25. arXiv : 2111.05058 . Бибкод : 2021ApJ...922L..25H . дои : 10.3847/2041-8213/ac37bf . ISSN 2041-8205 . S2CID 243860678 .
- ^ Лия Крейн (22 ноября 2021 г.). «Троянский астероид: обнаружен еще один объект, разделяющий орбиту Земли» . Новый учёный .
- ^ де ла Фуэнте Маркос, Карлос; де ла Фуэнте Маркос, Рауль (21 мая 2017 г.). «Астероид 2014 YX 49 : большой транзитный троян Урана» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 467 (2): 1561–1568. arXiv : 1701.05541 . Бибкод : 2017MNRAS.467.1561D . дои : 10.1093/mnras/stx197 .
- ^ Кристу, Апостолос А.; Вигерт, Пол (январь 2012 г.). «Популяция астероидов главного пояса, вращающихся вокруг Цереры и Весты». Икар . 217 (1): 27–42. arXiv : 1110.4810 . Бибкод : 2012Icar..217...27C . дои : 10.1016/j.icarus.2011.10.016 . S2CID 59474402 .
