Pelancaran tetamu Trojan • Alexey Levin • Berita Sains mengenai "Unsur" • Astronomi

Pengembaraan tetamu Trojan

Rajah. 1. Asteroid 2010 TK7 (mengelilingi hijau), "Trojan" terestrial pertama. Titik lain kebanyakannya bintang dan galaksi jauh di luar sistem suria kita. Foto itu diambil oleh teleskop inframerah orbit WISE (NASA) pada panjang gelombang 4.6 mikron pada bulan Oktober 2010. Imej © NASA / JPL-Caltech / UCLA dari www.nasa.gov

Tiga ahli astronomi Kanada telah menemui sebuah planet kecil, yang mereka anggap sebagai calon yang boleh dipercayai untuk tajuk asteroid-Trojan bumi yang berhampiran. Ini dilaporkan dalam sebuah artikel oleh Paul Wigert, seorang profesor di University of Western Ontario, dan dua pengarangnya yang muncul pada akhir bulan Julai dalam jurnal Alam.

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, ahli planet telah membayar perhatian yang lebih tinggi kepada pencarian asteroid yang mengelilingi Matahari bersebelahan dengan Bumi dan untuk masa yang sama (supaya halaju sudut rata-rata gerakan orbit mereka bertepatan dengan Bumi – dalam bahasa mekanis angkasa ini adalah resonans 1: 1): lihat Konfigurasi bersama orbit. Dalam kesusasteraan saintifik, nama Bumi Coorbital Asteroid (ECA), atau hanya coorbitals – orbit asteroid berhampiran orbit bumi, atau co-coordinates, telah terikat kepada mereka.

Koordinat pertama dibuka pada tahun 2001. Sehingga kini, semua wakil keluarga yang terkenal ini terdiri daripada dua kumpulan – kuasi satelit (Quasi-satelit) dan orbiters kuda ("badan dengan orbit seperti ordo", orbit Horseshoe).Sebuah kuasi satelit (atau kuasi-satelit) mengelilingi matahari dalam elips, di mana planet kita terletak. Sebuah orbiter ladang kuda yang mudah (Rajah 2) mula-mula terletak di sisi luar orbit bumi, kemudian melintasi dan membuat pergerakan kembali di kawasan batinnya, akhirnya menggambarkan ladam – maka nama itu.

Rajah. 2 Sebuah orbiter hawana mudah pertama terletak di sisi luar orbit bumi, maka ia melintasi dan membuat pergerakan kembali di kawasan batinnya, akhirnya menggambarkan kuda – maka namanya. Rajah. dari www.astro.uwo.ca

Asteroid orbiter kuda juga boleh bergerak sepanjang trajektori yang lebih kompleks yang mengalir ke orbit bumi dan pada masa yang sama mengubah arah arah, sekali lagi menggariskan sesuatu seperti kuda di ruang angkasa. Lingkaran gegelung boleh meningkat dengan begitu banyak sehingga asteroid bergerak sebahagian masa dalam mod kuasi satelit, iaitu orbitnya serentak meliputi Matahari dan Bumi. Begitu juga dengan asteroid 2002 AA29, yang ditemui pada Januari 2001.

Dalam dekad pertama abad kita, lima jiran tetangga bersama ditemui di Bumi. Orbit mereka agak tidak stabil, jadi anggaran masa tinggal mereka berhampiran Bumi hanya beratus-ratus tahun.Dipercayai bahawa ini adalah sama ada serpihan Bulan, dipancarkan dari permukaannya oleh kesan meteorit, atau asteroid dari tali pinggang utama yang berpindah ke arah Matahari.

Asteroid 2010 TK baru ditemui7 tidak tergolong dalam mana-mana kumpulan ini. Ia tergolong dalam kelas penyelaras yang berbeza, yang secara sejarah dibuka dahulu dan untuk jangka masa yang lama dianggap sebagai sejenis. Hingga akhir abad ke-20, ia merangkumi hanya beberapa planet kecil yang terikat dengan orbit Musytari. Dalam tempoh 15 tahun yang lalu, empat asteroid seperti ini telah dijumpai berhampiran Marikh dan lapan lagi – di sekitar orbit Neptunus. Kini sesuatu yang serupa telah dijumpai di kejiranan Bumi – kebenaran, setakat ini hanya kononnya.

Asteroid, yang akan dibincangkan, dikenali para ahli astronomi hanya berusia 105 tahun. Walau bagaimanapun, mereka diramalkan lebih awal – pada separuh kedua abad XVIII. Kemungkinan kewujudannya berasal dari karya klasik presiden Akademi Sains Berlin, Joseph Louis Lagrange, yang dibuat pada tahun 1772. Mengikuti Leonard Euler, dia mencari penyelesaian yang tepat untuk masalah tiga badan yang terkenal yang diformulasikan oleh Isaac Newton.

Dalam istilah umum, ia memerlukan untuk menentukan pergerakan tiga badan (tegas, tiga titik material), yang tertarik satu sama lain mengikut undang-undang dunia.Tidak seperti masalah dua badan yang sama (masalah Keplerian yang terkenal), masalah ini tidak mempunyai penyelesaian analitikal yang biasa. Walau bagaimanapun, ia boleh dipermudahkan dengan mengandaikan bahawa jisim satu badan boleh diabaikan berbanding yang lain. Secara umum, ia tidak dapat diselesaikan walaupun dengan kenyataan seperti itu, tetapi ia mempunyai penyelesaian khusus yang ketat, tiga daripadanya ditemui oleh Euler pada tahun 1767, dan dua lagi, lima tahun kemudian, oleh Lagrange.

Semua penyelesaian ini menggambarkan konfigurasi di mana ketiga-tiga badan sedang bersandar kepada satu sama lain (iaitu, jarak di antara mereka tetap malar). Dalam hal Euler dipertimbangkan, mereka berada di garis lurus yang sama, yang, tentu saja, bergerak di angkasa. Dalam penyelesaian yang Lagrange didapati, mayat-mayat ini sentiasa berada di simpang segitiga sama-sama. Penyelesaian Euler tidak stabil – sesaran kecil sewenang-wenang dari mana-mana badan dari kedudukan keseimbangan tidak dapat dipulihkan menghancurkan seluruh konfigurasi.

Satu lagi perkara – keputusan Lagrange. Badan yang mempunyai pulangan massa diabaikan ke kedudukan keseimbangannya dari anjakan dengan amplitud tidak terlalu besar, jika massa badan-badan lain memenuhi nisbah tertentu.Hubungan ini jelas dipenuhi, selagi jisim salah satu badan ini melebihi jisim yang lain dengan sekurang-kurangnya dua pesanan magnitud. Keperluan seperti dengan margin keselamatan yang besar dipenuhi untuk kes apabila badan yang lebih besar adalah Matahari, dan badan yang kurang besar adalah mana-mana planet. Ini bererti, pada dasarnya, setiap planet Sistem Suria mungkin mempunyai sahabat ringan yang mengiringinya di mana-mana titik Lagrange.

Kedudukan keseimbangan yang dijumpai oleh Euler dan Lagrange disebut titik librasi. Titik Euler dilambangkan oleh L1L2 dan l3, Lagrangian – L4 dan l5. Dalam sistem Sun-Earth, dua titik librasi yang pertama berkait rapat dengan planet kita, dengan satu terletak di luar orbitnya dan bahagian dalamnya (Rajah 3). Titik l3 Ia terletak di seberang Matahari (dalam erti kata lain, di mana Bumi berada dalam tempoh enam bulan) dan agak terlantar dalam arahnya. Titrasi librasi Lagrange bergerak di orbit Bumi (dengan asumsi bahawa ia adalah bulatan biasa), L4 mendahului bumi dan L5 – di belakang. Sememangnya, jarak sudut antara Bumi dan mana-mana mata Lagrangian ialah 60 darjah.

Rajah. 3 Lagrange menunjuk dalam sistem dua badan, apabila satu badan lebih besar daripada yang lain (contohnya, dalam sistem "Sun-Earth"). Rajah. dari en.wikipedia.org

Mata librasi Lagrange selama lebih dari satu abad kekal sebagai abstraksi matematik. Ia menjadi kenyataan oleh dua saintis – Maximilian Wolf, seorang profesor geofizik di University of Heidelberg, dan Karl Charlier, pengarah klinik di Lund University. Pada tahun 1891, Wolf adalah yang pertama di dunia menggunakan fotografi untuk mencari planet-planet kecil, dan dengan bantuannya, beliau mendapati 250 asteroid secara total.

Pada 23 Februari 1906, beliau mengambil gambar asteroid yang sangat redup, yang bergerak hampir di orbit pekeliling radius yang sama sebagai orbit Jupiter, menjelang planet raksasa sebanyak 55.5 darjah. Dalam senarai asteroid, dia menerima nombor 588 dan dinamakan Achilles. Charlier adalah orang pertama yang menyimpulkan bahawa Achilles berayun di sekitar titik liberal Jovian L4. Tidak lama kemudian terdapat ditemui asteroid Patroclus, dan berhampiran titik L 5 – Hector. Oleh kerana mereka semua diberi nama selepas pahlawan Perang Trojan, yang diterangkan dalam Homeric Iliad, asteroid keluarga ini dikenali sebagai asteroid Trojan, atau "Trojans" (lihat juga: Trojan).Lama kelamaan, ternyata bahawa "Trojan" penerus Jupiter agak banyak. Pada awal tahun 1990-an, kira-kira tiga ratus Trojan ditemui sekitar orbit Musytari, dan sekarang mereka sudah tahu kira-kira lima ribu.

Tingkah laku sebenar Musytari "Trojans" (lihat Jupiter Trojan) jauh lebih rumit daripada gambar Lagrangian. Dinamika mereka tidak lagi digambarkan oleh penyelesaian masalah tiga badan – jika hanya kerana asteroid ini merasakan daya tarikan Saturnus. Mereka bergerak dalam orbit elips yang stabil, yang berbeza cenderung kepada pesawat ekliptik. Jarak sudut antara mereka dan Musytari berbeza-beza dalam had yang sangat luas, bervariasi dari 45 darjah hingga beratus-ratus.

Kini anda boleh bercakap tentang asteroid 2010 TK7. Sebagai permulaan, perlu diperhatikan bahawa masalah Trojaan berhampiran Bumi telah berulang kali dipertimbangkan dalam karya-karya teori mengenai mekanik angkasa. Hasil perhitungan menunjukkan bahawa asteroid ini sukar untuk diperhatikan dari permukaan Bumi, karena mereka hanya kadang-kadang muncul di langit malam. Oleh itu, tidak menghairankan bahawa tugas ini dilakukan oleh teleskop inframerah orbit WISE (Pengesan Survei Inframerah Wide-field), yang dilancarkan ke ruang dekat bumi pada 14 Disember 2009.Beliau bekerja hanya sepuluh bulan, dari Januari 2010 hingga Oktober. Pada masa ini, dia mengambil satu setengah juta gambar dan mendapati kira-kira 35 ribu asteroid dan komet yang tidak diketahui sebelum ini, termasuk lebih daripada lima ratus benda angkasa Bumi yang dekat. Antaranya adalah asteroid 2010 SO16, seorang calon baru untuk orbiters kuda, yang juga ditemui oleh kumpulan Weigert. Walau bagaimanapun, pencapaian utama teleskop WISE setakat ini telah menjadi TK 20107. Walau bagaimanapun, laporan penuh mengenai hasil pemerhatian ini akan dijadikan awam hanya pada musim bunga tahun 2012, jadi seseorang boleh berharap untuk kejutan lain.

Paul Wigert dan rakan-rakannya menemui asteroid baru sambil melihat arkib gambar yang diambil dengan peralatan teleskop WISE kejatuhan lepas. Pada mulanya, mereka hanya mempunyai data pada koordinat sudutnya selama enam hari, yang belum dibenarkan menyatakan dengan pasti bahawa ia adalah Trojan yang dikesan. Walau bagaimanapun, pada bulan April tahun ini, asteroid muncul di langit malam dan didaftarkan oleh teleskop 360-sentimeter Kanada-Perancis yang terletak di Hawaii (Kanada-Perancis-Hawaii Teleskop). Pemerhatian ini memungkinkan untuk menyempurnakan orbitnya sejauh mana kumpulan Weigert dapat mengumumkan pembukaan calon pertama untuk Trojanya berhampiran Bumi.Sudah tentu, para astronom belum membuat penghakiman terakhir mengenai status asteroid ini, tetapi penulis artikel itu dalam Alam tidak syak lagi bahawa kesimpulan mereka akan tetap sah.

Pada masa ini 2010 TK7 melakukan librasi goyang sekitar titik L4 (Rajah 4). Dalam sistem koordinat yang berputar di sekeliling Matahari bersama-sama Bumi, trajektori purata semasa menyerupai elips dengan sifat eksentrik 0.191 (ia juga berayun di sepanjang jalan ini di bawah pengaruh tarikan Jupiter). Jarak minimum antara asteroid dan Matahari dalam fasa pergerakannya ialah 0.81 a. e. (dari unit astronomi, dengan kata lain, jejari purata orbit bumi), maksimum adalah 1.19 a. e. Kecenderungan orbitnya berkenaan dengan pesawat orbit bumi kini berjumlah 20.9 darjah. Diameter asteroid, yang dianggarkan berdasarkan pengukuran kecerahannya, adalah 300 meter, yang cukup banyak untuk objek bumi berhampiran. Komposisinya masih belum diketahui dengan ketiadaan spektrografik dan data fotometrik.

Rajah. 4 Migrasi TK Asteroid 20107 antara titik librasi. Gambar dari artikel dibincangkan diAlam

Walaupun parameter orbit semasa bumi berhampiran "Trojan" pertama ditakrifkan dengan ketepatan yang baik,Paul Wigert dan rakan-rakannya menekankan bahawa akibat kesan kacau-bilau pergerakan masa depannya boleh diramalkan untuk maksimum 5 ribu tahun. Untuk Bumi, pada masa ini ia tidak akan menimbulkan bahaya, kerana jarak antara planet ini dan planet kita akan selalu melebihi 20 juta kilometer. Mengikut perhitungan, selama empat abad yang akan datang, asteroid akan menerangkan di dalam ruang suria yang sangat mewah dengan ukuran yang berbeza dan pelbagai pemanjangan (lihat video).

Pengarang artikel juga memberikan hasil perhitungan model yang menggambarkan tingkah laku set "klon" asteroid ini, yang parameter orbitnya menyimpang dari yang sebenarnya hanya dalam julat kemungkinan kesalahan pengukuran. Keputusan ini menunjukkan bahawa asteroid mencapai titik librasi sekarang hanya kira-kira lima belas ratus tahun yang lalu, dan sebelum itu ia berayun sekitar titik L5, tidak mendahului Bumi, tetapi di belakangnya. Dia membuat "melompat" antara mata librasi Lagrangian, yang melintas di sekitar titik Euler L3. Kemungkinan pembalikan orbit yang begitu ketara itu secara teorinya membuktikan kira-kira 90 tahun yang lalu, tetapi setakat ini mereka tidak disyaki mana-mana badan angkasa yang sebenar.

Sumber: Martin Connors, Paul Wiegert, Christian Veillet. Asteroid Trojan bumi // Alam. 2011. V. 475. P. 481-483.

Alexey Levin


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: