В астрономии коорбитальная конфигурация — это конфигурация двух или более астрономических объектов (таких как астероиды , спутники или планеты ), обращающихся по орбитам на одинаковом или очень близком расстоянии от своего основного объекта, то есть они находятся в среднем 1:1. -резонанс движения . (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 объекта, находящихся на одной орбите, имеют одинаковую массу и, таким образом, оказывают существенное влияние друг на друга. Объекты могут обмениваться большими полуосями или эксцентриситетами при сближении друг с другом.
Орбитальными параметрами, которые используются для описания отношений коорбитальных объектов, являются долгота разности перицентров и средняя разность долгот . Долгота периапсиса — это сумма средней долготы и средней аномалии , а средняя долгота — это сумма долготы восходящего узла и аргумента периапсиса .
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. Самый известный пример — астероиды, которые вращаются вокруг Солнца впереди или позади Юпитера . Троянские объекты не вращаются точно по одной из точек Лагранжа , но остаются относительно близко к ней, по-видимому, медленно вращаясь вокруг нее. Технически они либрируют вокруг = (±60°, ±60°). Точка, вокруг которой они либрируют, одна и та же, независимо от их массы или эксцентриситета орбиты. [2]
Вокруг Солнца вращается несколько тысяч известных малых троянских планет. Большинство из них вращаются вблизи точек Лагранжа Юпитера, традиционных троянов Юпитера . По состоянию на 2015 год известно [обновлять]также о существовании 13 троянов Нептуна , 7 троянов Марса , 2 троянов Урана ( 2011 QF 99 и 2014 YX 49 ) и 2 земных троянов ( 2010 TK 7 и (614689) 2020 XL 5 ). Сатурнианских троянов пока не наблюдалось.
Система Сатурна содержит два набора троянских спутников. И Тефия , и Диона имеют по два троянских спутника: Телесто и Калипсо в L 4 и L 5 Тефии соответственно, а Елена и Полидевк в L 4 и L 5 Дионы 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). ).
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]
Одной из возможностей обитаемой зоны является троянская планета - гигант , близкая к своей звезде . [5]
Причина, по которой не были обнаружены троянские планеты, может заключаться в том, что приливы дестабилизируют их орбиты. [6]
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.
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]
Спутники Сатурна Янус и Эпиметей имеют общие орбиты, причем 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.
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 начинает отставать, возвращаясь в исходное положение. Полный цикл от начала до отставания Земли занимает 770 лет, что приводит к подковообразному движению относительно Земли. [7]
С тех пор были обнаружены и другие резонансные объекты, сближающиеся с Землей (ОСЗ). К ним относятся 54509 YORP , (85770) 1998 UP 1 , 2002 AA 29 , 2010 SO 16 , 2009 BD и 2015 SO 2 , которые существуют на резонансных орбитах, подобных орбитам Круитни. 2010 TK 7 и 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 . [8]
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] Двумя примерами квазиспутников Земли являются 2014 OL 339 [9] и 469219 Kamoʻoalewa . [10] [11]
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. [12]
