Троян (небесное тело)

Объекты, разделяющие орбиту более крупного объекта

Троянские точки расположены на точках Лагранжа L 4 и L 5 , на орбитальной траектории вторичного объекта (синий), вокруг первичного объекта (желтый). Все точки Лагранжа выделены красным.

В астрономии трояном 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 точек Лагранжа L 4 и L 5 . Троянские программы могут находиться на орбитах планет или больших спутников .

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 комбинированной гравитационной силе, действующей через этот барицентр. Следовательно, самый маленький 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 находятся на орбите Юпитера . Они разделены на греческий лагерь в L ₄ (перед Юпитером) и троянский лагерь в L ₅ (вслед за Юпитером). Считается, что существует более миллиона троянов Юпитера размером более одного километра, ^[2] из которых в настоящее время каталогизировано более 7000. На орбитах других планет на сегодняшний день обнаружено только девять троянов Марса , 28 троянов Нептуна , два трояна Урана и два трояна Земли . Известен также временный троян Venus . 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 на ее орбите могут находиться гораздо меньшие троянские спутники . Все известные троянские спутники являются частью системы Сатурна . Телесто и Калипсо — троянцы Тефиды , а Елена и Полидевк — Дионы .

Троянские малые планеты

Троянцы Юпитера показаны на этом рисунке как греческий лагерь в L ₄ перед Юпитером и как троянский лагерь в L ₅ , следующий за Юпитером по его орбитальному пути. На нем также показан пояс астероидов между Марсом и Юпитером и астероиды Хильда .

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, которые были названы до принятия конвенции: 624 Гектор , расположенный в точке L4, и 617 Патрокл в точке L5. ^[5]

По оценкам астрономов, троянов Юпитера примерно так же много, как и астероидов пояса астероидов . ^[6]

Позже были обнаружены объекты, вращающиеся вокруг точек Лагранжа Нептуна , Марса , Земли , ^[7] Урана и Венеры . Малые планеты в точках Лагранжа планет, отличных от Юпитера, можно назвать малыми лагранжевыми планетами. ^[8]

• Известны четыре марсианских трояна : 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 DH 47 2001 года , SC 191 2011 года и UN 63 2011 года , но они еще не приняты Центром малых планет .
• Известно 28 нептуновых троянов , ^[11] но ожидается, что крупные нептунианские трояны превзойдут численность крупных юпитерианских троянов на порядок . ^{[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] В 2021 году} 2020 XL 5 оказался еще одним земным трояном. Он также находится на уровне L4. ^{[15] [16]}
• 2011 QF 99 был идентифицирован как первый троян Урана в 2013 году. Он расположен в точке Лагранжа L ₄ . Второй, 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

Стабильность

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 нам ₁/м ₂из25+√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 еслим ₁/м 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.

Смотрите также

• Земной троян
• Юпитер троян
• Лиссажу орбита
• Список объектов в точках Лагранжа
• Орбита головастика

Рекомендации

1. 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
2. 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 .
3. 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. PMID  16778021. S2CID  35721399.
4. 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}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )
5. Райт, Элисон (1 августа 2011 г.). «Планетология: Троян там». Физика природы . 7 (8): 592. Бибкод : 2011NatPh...7..592W. дои : 10.1038/nphys2061 .
6. 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 .
7. 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. PMID  21796207. S2CID  205225571.
8. 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.
9. «Список марсианских троянов». Центр малых планет . Проверено 3 июля 2015 г.
10. де ла Фуэнте Маркос, К.; де ла Фуэнте Маркос, Р. (15 мая 2013 г.). «Три новых стабильных марсианских трояна L5». Буквы. Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 432 (1): 31–35. arXiv : 1303.0124 . Бибкод : 2013MNRAS.432L..31D. doi : 10.1093/mnrasl/slt028.
11. «Список троянов Нептуна». Центр малых планет . 28 октября 2018 г. Проверено 28 декабря 2018 г.
12. 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.
13. Пауэлл, Дэвид (30 января 2007 г.). «Нептун может иметь тысячи сопровождающих». Space.com .
14. Чой, Чарльз К. (27 июля 2011 г.). «Наконец-то обнаружен первый астероид-спутник Земли». Space.com . Проверено 27 июля 2011 г.
15. Ман-То Хуэй; и другие. (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.
16. Лия Крейн (22 ноября 2021 г.). «Троянский астероид: обнаружен еще один объект, разделяющий орбиту Земли». Новый учёный .
17. де ла Фуэнте Маркос, Карлос; де ла Фуэнте Маркос, Рауль (21 мая 2017 г.). «Астероид 2014 YX ₄₉ : большой переходный троян Урана». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 467 (2): 1561–1568. arXiv : 1701.05541 . Бибкод : 2017MNRAS.467.1561D. doi : 10.1093/mnras/stx197.
18. 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.