2011.04.19. - Lópatkó alakú pályán kíséri a Földet egy új kisbolygó

Becsült mérete alapján a legnagyobb ismert trójai kisbolygó a Nap-Föld rendszer librációs pontjai körül a WISE infravörös műhold felvételein azonosított 2010 SO16 jelű aszteroida, amely lópatkó alakú pályán kíséri a Földet.

Az abszolút fényessége alapján 200-400 méter átmérőjűnek becsült, 2010 SO16 katalógusjelzéssel ellátott aszteroidát a WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) infravörös műhold felvételei alapján fedezték fel 2010. szeptember 17-én. Az Armagh Observatory két munkatársa, Apostolos Christou és David Asher által elvégzett numerikus szimulációk azt mutatják, hogy a jelenlegi efemeriszek alapján a kisbolygó nagy biztonsággal ún. lópatkó alakú pályán mozog, a Nap-Föld rendszerben negyedikként megvalósítva ezzel a korlátozott háromtest-probléma egyik típusú speciális megoldását. A számítások szerint a földközelítő aszteroidák közé sorolt égitest 175 év alatt jut el a lópatkó egyik csúcsából a másikba, azaz az ún. librációs periódusa 350 év körüli. Eközben a kisbolygó természetesen a Nap körül is kering, mégpedig a Földével nagyjából megegyező paraméterű pályán, a lópatkó alakú mozgást egy, a Földdel együttforgó koordináta-rendszerben írja le. A 2010 SO16 jelenleg a követő lópatkó-csúcs környékén van, a vezető csúcs közelében az 1830-as években lehetett, míg a mostani pozíciójában utoljára az 1660-as években járhatott.

A 2010 SO16 jelű kisbolygó lópatkó alakú pályáját kék vonal, az aszteroida jelenlegi pozícióját a fehér négyzet jelöli. A lópatkó alakú pálya a korlátozott háromtest-probléma egyik speciális megoldása: a 2010 SO16 L4 és L5 Lagrange-pontokat is körbefogó librációs mozgásának periódusa körülbelül 350 év.
[Armagh Observatory]

Bár a kisbolygó Nap körüli pályája nagyon közel van a Földéhez, a librációs mozgás miatt az égitest 50 Föld-Hold távolságnál sohasem kerülhet közelebb bolygónkhoz. Christou és Asher kíváncsiak voltak arra, hogy mennyire stabil ez a pálya, ezért 2 millió évre visszamenőleg és előre is numerikusan vizsgálták az összes szóba jöhető mozgást. Az eredmények szerint a szimulációkban szereplő hipotetikus kisbolygók többsége 200 és 500 ezer év közötti időtartamig megmaradt a lópatkó alakú pályán, két nagyságrenddel hosszabb ideig, mint a másik három, hasonló pályán mozgó égitest. Ha a 2010 SO16 mostani trajektóriája valóban stabil, kérdés, hogyan került a kisbolygó erre a pályára. Christou szerint esetleg a Holdból szakadhatott ki valaha, és körülbelül egy millió évvel ezelőtt kerülhetett a mostani pályára. Ezzel a lehetőséggel azonban az a probléma, hogy a Holdból becsapódások következtében kiszakadt törmelékdarabok karakterisztikus mérete kisebb, mint a szóban forgó égitesté. Elképzelhető még az is, hogy egy átlagos földközelítő kisbolygóról van szó, ami a Yarkovski-effektus miatt elszenvedett impulzusmomentum-veszteség következtében sodródott erre a pályára. Ez azonban azt jelentené, hogy valaha a lópatkó-mechanizmus által nem védetten került földközeli trajektóriára, ezt azonban gyorsan el is hagyta volna.

Christou és Asher szerint a megoldás az lehet, ha a kisbolygót a Nap-Föld rendszer trianguláris Lagrange-pontjai közelében feltételezett kisbolygópopuláció egyik "szökevény" tagjának tekintjük. Az L4-gyel és L5-tel jelölt, a Nappal és a Földdel egy egyenlő oldalú háromszöget alkotó pontok környezetében egy kistömegű égitest, például egy kisbolygó hosszú ideig stabil pályán maradhat, a pontok körül kis amplitúdójú ún. librációs mozgást végezve. Csak az egyik Lagrange-pontot körbeölelő trajektóriák az ebihal (tadpole) alakú pályák, de vannak az L4 és L5 pontokat is megkerülő trajektóriák, ezek a lópatkó (horseshoe) alakú pályák. Az első ilyen égitesteket a Nap-Jupiter trianguláris Lagrange-pontjai közelében fedezték fel, és annak idején a trójai háború hőseiről nevezték el őket, ezért az ilyen pályákon mozgó égitesteket szokás trójai kisbolygóknak is nevezni. A Nap-Föld rendszer L4 és L5 pontja környékén a Nap közelsége miatt eddig nem sikerült még kisbolygót detektálni, a 2010 SO16 azonban a lópatkó alakú pályájának köszönhetően a patkó csúcsának közelében elég távol van a Naptól ahhoz, hogy azonosítható legyen.

Az eredményeket részletező szakcikk a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• ScienceDaily 2011.04.07.
• arXiv:1104.0036v1 [astro-ph.EP]