Skaliste, lodowe ciało wielkości Rhode Island bawi się za przywódcą z siódmą planetą od Słońca, śmigając wzdłuż orbity Urana o jedną szóstą rewolucji przed planetą. Ciało, tymczasowo nazwane 2011 QF99, jest pierwszym tego typu, który krąży wokół Urana. Badacze, którzy donosili w czasopiśmie Science, udokumentowali jego wykrycie i wykazali, że prawdopodobnie nie jest sam, obiecując wyraźniejszy obraz trwającej niebieskiej gry w pinball w zewnętrznych obszarach Układu Słonecznego.
Tysiące podobnie rozmieszczonych ciał istnieje wokół Jowisza; nazywane są trojanami, ponieważ każda z nich nosi nazwę mitologicznej postaci w wojnie trojańskiej. Ale naukowcy wierzyli, że holowanie grawitacyjne wokół Urana i Saturna , szczególnie przyciąganie Jowisza, czyniło tam podobnych towarzyszy mało prawdopodobnymi.
Czym dokładnie są trojany? Ich historia sięga XVIII wieku, kiedy sławny matematyk Joseph-Louis Lagrange napisał esej na temat problemu trzech ciał, wskazując pięć pozycji, w których skutki grawitacyjne ciała krążącego wokół innego ciała (pomyśl o układzie Ziemia-Księżyc jako jedno ciało krążące wokół Słońca) pozwoliłoby trzeciemu mniejszemu ciału zachować równowagę. Znajduje się w którymkolwiek z tych pięciu Punktów Lagrange, trzecim ciele wyglądałby nieruchomo w stosunku do pozostałych dwóch. Trzy z tych pięciu pozycji, zwane L1, L3 i L3, byłyby niestabilne - gdyby trzecie ciało dryfowało nieco z kursu z którejkolwiek z tych pozycji, nigdy nie byłoby w stanie wyjść z błędu. L1 i L2 są idealnymi miejscami do umieszczania sztucznych satelitów badających Słońce i przestrzeń kosmiczną, chociaż trajektorie statków kosmicznych muszą być ciągle modyfikowane, aby pozostały w tych punktach.
Układ Słońce-Ziemia ma pięć Punktów Lagrange'a, w których trzecia mniejsza masa może pozostać nieruchoma w stosunku do Słońca i Ziemi. L2 to przyszły dom kosmicznego teleskopu Jamesa Webba, który będzie wychodził na wszechświat. Zdjęcie za pośrednictwem NASA / WMAP Science Team
Ale w dwóch punktach Lagrange, nazwanych L4 i L5, ciało zostanie odciągnięte w prawo, bez względu na to, w jaki sposób dryfuje, powodując, że będzie się obracać wokół punktu jak gimnastyczka na wysokim barze. W rzeczywistości wiele ciał - wiele tysięcy - może tańczyć wokół każdego punktu w wydłużonym obszarze stabilności, który obrysowuje orbitalną ścieżkę planety. Jeden z tych punktów znajduje się 60 stopni do przodu na tej ścieżce orbity, a kolejny 60 stopni do tyłu.
Inne układy trzech ciał mają te same punkty równowagi, aw 1906 roku astronomowie znaleźli asteroidę w regionie L4 orbity Jowisza wokół Słońca, nazywając ciało Achillesa. W kolejnych latach odkryto więcej asteroid trojańskich wokół L4 i L5 Jowisza, a ostatnio znaleziono trojany wzdłuż orbit innych planet, w tym Marsa, Neptuna, a nawet Ziemi.
Ale do tej pory nie pojawili się uran ani Saturn. W ramach badania Teleskopu Kanada-Francja-Hawaje zaprojektowanego w celu poszukiwania małych ciał krążących wokół najodleglejszej planety Neptuna, zespół astronomów zauważył QF99 z 2011 roku na trzech zdjęciach wykonanych w odstępie godzinnym na tej samej skrawku nieba. Jasność obiektu sugerowała, że ma on 60 kilometrów średnicy, a jego orbita przypięła go tak daleko jak Uran, ale dalsze obserwacje w 2011 i 2012 r. Odróżniły go od Centaura, niestabilnego lodowego ciała, które krąży wokół Słońca i czasami przecina się, ale nie podąża ołów, orbity planet. Badanie zespołu wykazało, że QF99 2011 wybiega przed Uranem jak pies na smyczy: był to trojan L4.
„Uranijski trojan nie był przedmiotem naszej ankiety” - mówi Mike Alexandersen, astronom z University of British Columbia. „Kiedy zdaliśmy sobie sprawę z tego, co to było, byliśmy jak„ Łał, łał ”.”
W przeciwieństwie do większości innych znanych trojanów, które przyjęły swoją obecną pozycję na początku formowania się Układu Słonecznego, 2011 QF99 był prawdopodobnie najpierw Centaurem, a później został schwytany na L4, złapany, gdy wyciekł do środka z bardziej odległych zasięgów. Analizy numeryczne szczegółów orbity QF99 z 2011 roku sugerują, że pozostanie ona jako trojan przez 70 000 lat, po upływie około miliona lat wyjdzie poza region stabilności L4 i ponownie przyłączy się do centaurów.
QF99 2011 jest więc tymczasowym trojanem. Z symulacji Alexandersena i jego zespołu , zgłoszonych po raz pierwszy w nowej pracy , wynika , że 2011 QF99 nie jest sam. Około 3 procent małych ciał w zewnętrznym Układzie Słonecznym dzieli orbitę z Neptunem lub Uranem w danym momencie. „Istnieje wiele planetoid i komet latających wokół Układu Słonecznego, a wiele z nich przecina orbity planet i tylko niewielka część zostaje schwytana”, mówi. Przechwytywanie to „zdarzenie o niskim prawdopodobieństwie. Intuicyjnie myśleliśmy, że ma to jeszcze mniejsze prawdopodobieństwo. ”
Podczas gdy bardziej trwałe trojany mają wiele do powiedzenia na temat pierwotnego przepychu, tymczasowe trojany - w tym inne odkryte krążące wokół Neptuna i Ziemi - mogą ujawnić informacje o ilości Centaury zaludniające pustkę sięgają, jak dokładnie się tam dostały i jakie ścieżki podążają.
„Te niestabilne obiekty, centaury, często stają się kometami z rodziny Jowisza, z których wiele zbliża się do Ziemi i może ostatecznie stanowić zagrożenie uderzeniem”, mówi Jonti Horner, astronom z University of New South Wales, który nie był jest zaangażowany w badanie. „Możliwość badania tych obiektów, gdy znajdują się daleko od Słońca, a zatem nie są ukryte przez kometyczną śpiączkę, może wiele powiedzieć o kometach i innych obiektach, które mogą zagrozić Ziemi”.
„To naprawdę ekscytujące odkrycie dla mnie i dla innych osób, które patrzą na małe ciała Układu Słonecznego” - dodał.
Alexandersen, który zauważa, że ryzyko zderzenia jest bardzo niskie, mówi, że wyniki mówią o tym, ile jeszcze pozostało do poznania na temat naszego Układu Słonecznego. Przewiduje, że więcej zostanie ujawnionych, gdy astronomowie będą nadal wykrywać coraz mniejsze obiekty. „Jeśli istnieje jeden trojan o długości 60 km, prawdopodobnie istnieje kilkadziesiąt trojanów o długości jednego kilometra” - mówi. „Po prostu ich jeszcze nie widzimy”.
