В астрономии , A троян представляет собой небольшое небесное тело ( в основном астероиды) , который разделяет орбиту большего размера, оставаясь в стабильной орбите приблизительно на 60 ° впереди или позади основного корпуса вблизи одного из его лагранжевых точек L 4 и L 5 . Трояны могут находиться на орбитах планет или больших лун .
Трояны - это один из видов коорбитальных объектов . В этом расположении звезда и планета вращаются вокруг своего общего барицентра , который находится близко к центру звезды, потому что он обычно намного массивнее, чем вращающаяся по орбите планета. В свою очередь, масса гораздо меньшая, чем у звезды и планеты, расположенная в одной из лагранжевых точек системы звезда-планета, подвержена комбинированной гравитационной силе, 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 наиболее известные трояны находятся на орбите Юпитера . Они делятся на греческий лагерь на L 4 (впереди Юпитера) и троянский лагерь на L 5 (позади Юпитера). Считается, что существует более миллиона троянских программ Юпитера размером более одного километра [2], из которых более 7000 в настоящее время каталогизированы. На других планетных орбитах на сегодняшний день обнаружено только девять марсианских троянов , 28 троянов Нептуна , два трояна Урана и один земной троян . Также известен временный троян Венеры . Численное моделирование стабильности орбитальной динамики показывает, что Сатурн и Уран, вероятно, не имеют никаких изначальных троянов. [3]
Такое же расположение может возникнуть, когда первичным объектом является планета, а вторичным - одна из ее лун, в результате чего троянские луны гораздо меньшего размера могут делить ее орбиту. Все известные троянские спутники являются частью системы Сатурна . Телеста и Калипсо являются троянами из Тетис и Helene и Полидеками из Диона .
Троянские малые планеты
В 1772 году итало-французский математик и астроном Жозеф-Луи Лагранж получил два постоянных решения (коллинеарное и равностороннее) общей задачи трех тел . [4] В ограниченной задаче трех тел с пренебрежимо малой массой (которую Лагранж не рассматривал) пять возможных положений этой массы теперь называются лагранжевыми точками .
Термин «троян» первоначально относился к «троянским астероидам» ( юпитерианским троянцам ), которые вращаются вблизи лагранжевых точек Юпитера. Они уже давно были названы по данным из Троянской войны в греческой мифологии . По соглашению астероиды, вращающиеся около точки L 4 Юпитера, названы в честь персонажей греческой стороны войны, тогда как астероиды, вращающиеся около L 5 Юпитера, принадлежат троянской стороне. Есть два исключения, названные до того, как была введена конвенция: греческий 624 Hektor и троян 617 Patroclus . [5]
По оценкам астрономов, троянцев Юпитера примерно столько же, сколько астероидов в поясе астероидов . [6]
Позже были обнаружены объекты, вращающиеся вокруг лагранжевых точек Нептуна , Марса , Земли , [7] Урана и Венеры . Малые планеты в лагранжевых точках других планет, кроме Юпитера, можно назвать лагранжевыми малыми планетами. [8]
- Известно четыре марсианских трояна : 5261 Eureka , (101429) 1998 VF 31 , (311999) 2007 NS 2 и (121514) 1999 UJ 7 - единственное тело троянца в ведущем «облаке» на L 4 , [9] [10 ] Там , как представляется, также, 2001 DH 47 , 2011 SC 191 и 2011 ООН 63 , но они еще не были приняты Minor Planet Center .
- Есть 28 известных нептунианский трояны , [11] , но крупный нептунианский трояны , как ожидается, больше , чем большие по троянам Юпитера на порядке величины . [12] [13]
- 2010 TK 7 был подтвержден как первый известный земной троян в 2011 году. Он расположен влагранжевой точкеL 4 , которая находится впереди Земли. [14]
- 2011 QF 99 был идентифицирован как первый троян Uranus в 2013 году. Он расположен влагранжевой точкеL 4 . Второй, 2014 YX 49 , был анонсирован в 2017 году [15].
- 2013 ND 15 - это временный венерианский троян, который был идентифицирован первым.
- У крупных астероидов Церера и Веста есть временные трояны. [16]
Стабильность
Стабильна ли система, состоящая из звезд, планет и троянов, зависит от того, насколько велики возмущения, которым она подвержена. Если, например, масса планеты равна массе Земли, и есть также объект массы Юпитера, вращающийся вокруг этой звезды, орбита троянца будет намного менее стабильной, чем если бы вторая планета имела массу Плутона.
Как показывает опыт, система, вероятно, будет долгоживущей, если m 1 > 100 m 2 > 10 000 m 3 (где m 1 , m 2 и m 3 - это массы звезды, планеты и трояна). .
Более формально, в системе из 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, представляющий собой пылинку, m 3 → 0, накладывает нижнюю границу нам 1/м 2 из 25 + √621/2≈ 24,9599. И если бы звезда была гипермассивной, m 1 → + ∞, то в условиях ньютоновской гравитации система стабильна независимо от массы планеты и троянских масс. И если м 1/м 2 знак равно м 2/м 3, то оба должны превышать 13 + √168 ≈ 25.9615. Однако все это предполагает трехчастную систему; как только будут введены другие тела, даже отдаленные и маленькие, для обеспечения устойчивости системы потребуется еще большее соотношение.
Смотрите также
- Орбита Лиссажу
- Список объектов в точках Лагранжа
- Орбита головастика
Рекомендации
- ^ Робутель, Филипп; Сушай, Жан (2010), «Введение в динамику троянских астероидов», в Дворжак, Рудольф; Сушай, Жан (ред.), Динамика малых тел Солнечной системы и экзопланет , Лекционные заметки по физике, 790 , Springer, p. 197, ISBN 978-3-642-04457-1
- ^ Yoshida, F .; Накамура, Т. (декабрь 2005 г.). "Распределение размеров слабых троянских астероидов Jovian L4" . Астрономический журнал . 130 (6): 2900–2911. DOI : 10.1086 / 497571 .
- ^ Шеппард, Скотт С .; Трухильо, Чедвик А. (июнь 2006 г.). «Густое облако троянцев Нептуна и их цветов» (PDF) . Наука . 313 (5786): 511–514. Bibcode : 2006Sci ... 313..511S . DOI : 10.1126 / science.1127173 . PMID 16778021 .
- ^ Лагранж, Жозеф-Луи (1772). "Essai sur le Problème des Trois Corps" [Очерк проблемы трех тел] (PDF) (на французском языке). Архивировано из оригинального (PDF) 22 декабря 2017 года. Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь ) - ^ Райт, Элисон (1 августа 2011 г.). «Планетарная наука: троянец там». Физика природы . 7 (8): 592. Bibcode : 2011NatPh ... 7..592W . DOI : 10.1038 / nphys2061 .
- ^ Ёсида, Фуми; Накамура, Цуко (2005). "Распределение по размерам слабых астероидов троянца L4" . Астрономический журнал . 130 (6): 2900–11. Bibcode : 2005AJ .... 130.2900Y . DOI : 10.1086 / 497571 .
- ^ Коннорс, Мартин; Вигерт, Пол; Вейе, Кристиан (27 июля 2011 г.). «Троянский астероид Земли». Природа . 475 (7357): 481–483. Bibcode : 2011Natur.475..481C . DOI : 10,1038 / природа10233 . PMID 21796207 .
- ^ Уайтли, Роберт Дж .; Толен, Дэвид Дж. (Ноябрь 1998 г.). «ПЗС-поиск лагранжевых астероидов системы Земля – Солнце». Икар . 136 (1): 154–167. Bibcode : 1998Icar..136..154W . DOI : 10.1006 / icar.1998.5995 .
- ^ «Список марсианских троянцев» . Центр малых планет . Дата обращения 3 июля 2015 .
- ^ de la Fuente Marcos, C .; де ла Фуэнте Маркос, Р. (15 мая 2013 г.). «Три новых стабильных троянца L5 Mars». Буквы. Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 432 (1): 31–35. arXiv : 1303.0124 . Bibcode : 2013MNRAS.432L..31D . DOI : 10.1093 / mnrasl / slt028 .
- ^ «Список троянцев Нептуна» . Центр малых планет . 28 октября 2018 . Проверено 28 декабря 2018 .
- ^ Чан, Юджин I .; Литвик, Йорам (20 июля 2005 г.). «Трояны Нептуна как испытательный стенд для формирования планет». Астрофизический журнал . 628 (1): 520–532. arXiv : astro-ph / 0502276 . Bibcode : 2005ApJ ... 628..520C . DOI : 10.1086 / 430825 .
- ^ Пауэлл, Дэвид (30 января 2007 г.). «Нептун может иметь тысячи эскортов» . Space.com .
- ^ Чой, Чарльз К. (27 июля 2011 г.). «Первый астероидный спутник Земли, наконец, обнаружен» . Space.com . Проверено 27 июля 2011 года .
- ^ 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 . Bibcode : 2017MNRAS.467.1561D . DOI : 10.1093 / MNRAS / stx197 .
- ^ Christou, Apostolos A .; Вигерт, Пол (январь 2012 г.). «Популяция астероидов главного пояса, вращающихся на одной орбите с Церерой и Вестой». Икар . 217 (1): 27–42. arXiv : 1110,4810 . Bibcode : 2012Icar..217 ... 27C . DOI : 10.1016 / j.icarus.2011.10.016 .