Die trojanischen Asteroiden der Erde: Die Begleiter, die unsere Umlaufbahn teilen

Die geheimen Punkte der Erde, die von den Trojanern besetzt wurden: L₄ und L₅

Wussten Sie, dass die Erde nicht allein auf ihrer Umlaufbahn ist? Trojanische Asteroiden, wahre kosmische Begleiter, teilen diskret unsere Flugbahn um die Sonne.

Die Lagrange-Punkte \(L_4\) und \(L_5\) des Erde-Sonne-Systems sind Gravitationsgleichgewichtspositionen, die sich 60° vor und hinter der Erde (~150 Millionen km) auf ihrer Umlaufbahn befinden. Theoretisch stabil gegenüber kleinen Störungen, bilden diese Punkte potenzielle Quellen, in denen kleine Himmelskörper untergebracht werden können: dieTrojanische Asteroiden.

Aus der Perspektive der Erde und der Sonne halten diese Punkte die Asteroiden durch ein subtiles Gleichgewicht zwischen Schwerkraft und Zentrifugalkraft an Ort und Stelle und machen diese Punkte für einen kleinen Körper stationär. Diese Gleichgewichtspunkte sind keine festen Orte im absoluten Raum, sondern bewegen sich synchron zur Erde um die Sonne. Sie bieten somit einen privilegierten Standort für die halbstabile Beherbergung von Asteroiden über mehrere tausend Jahre hinweg.

Es war erst im 21^eJahrhundert, als dort die ersten terrestrischen Trojaner entdeckt wurden, aufgrund großer Beobachtungsbeschränkungen: Die Punkte \(L_4\) und \(L_5\) liegen am Erdhimmel nahe an der Sonne, was ihre Beobachtung mit Bodeninstrumenten schwierig macht. Sie müssen den Himmel in der Dämmerung oder im Morgengrauen bei ungünstigen Lichtverhältnissen scannen. Diese Gebiete müssen zahlreiche Objekte beherbergt haben, die während planetarer Störungen vorübergehend eingefangen wurden.

Warum werden sie „Trojaner“ genannt?

Der Begriff „Trojaner“ geht auf eine Namenskonvention zurück, die zu Beginn des 20. Jahrhunderts eingeführt wurde.^eJahrhundert, nach der Entdeckung von Asteroiden, die sich die Umlaufbahn teilenJupiter. Im Jahr 1906 der AsteroidAchilleswird in der Nähe des Lagrange-Punktes \(L_4\) des Jupiter identifiziert. Traditionell wurden die Objekte bei \(L_4\) nach griechischen Helden (Achilles, Odysseus usw.) benannt, während die Objekte bei \(L_5\) Namen aus dem trojanischen Lager (Hektor, Priamos usw.) erhielten.

Seitdem bezeichnet der Begriff „Trojaner“ im weiteren Sinne jedenkleiner Körper, der um die Lagrange-Punkte \(L_4\) oder \(L_5\) gravitierteines Planeten. Wir sprechen also von Trojanern von Jupiter, Mars, Neptun ... und jetzt vonTrojaner der Erde.

Diese Bezeichnung lautet daherhistorisch und dynamisch, ohne direkten Zusammenhang mit der Stadt Troja, sondern resultierend aus der stabilen gleichseitigen Dreiecksstruktur der Lagrange-Punkte, die durch die Himmelsmechanik entdeckt wurde.

Die terrestrischen Trojaner: Unsichtbare Mitbewohner der Erde

DERTrojanische Asteroidensind also Himmelskörper, die gravitativ um die Lagrange-Punkte \(L_4\) und \(L_5\) eines Planeten gefangen sind. Im Sonnensystem gibt es Tausende von Jupitern, auf der Erde sind jedoch bisher nur wenige bestätigt.

Ihre Dynamik lässt sich im Rahmen von erklärenProblem auf drei Körper beschränkt, wobei der dritte Körper (der Asteroid) eine vernachlässigbare Masse hat. Es wird um die Punkte \(L_4\) und \(L_5\) gefangen, wenn die Zentrifugalkraft die kombinierte Anziehungskraft von Sonne und Erde genau ausgleicht.

2010 TK7: Erster terrestrischer Trojaner identifiziert

Der erste terrestrische Trojaner (2010 TK7) wäre fast übersehen worden: Er wurde dank retrospektiver Analysen von Daten des WISE-Weltraumteleskops entdeckt! Im Jahr 2010 entdeckt,2010 TK7ist der erste identifizierte terrestrische Trojaner. Es folgt ebenfalls einer Umlaufbahn um den Punkt \(L_4\), jedoch mit einer viel stärkeren Neigung (fast 21°), was seine Dynamik chaotischer und seine Stabilität kürzer macht.

Seine Flugbahn bildet eine komplexe „bohnenartige“ Figur in einem rotierenden Bezugssystem, die auf Skalen von mehreren Jahrtausenden um \(L_4\) oszilliert. Obwohl seine Größe bescheiden ist (ca. 300 m), öffnete seine Entdeckung den Weg für eine neue Klasse koorbitaler Objekte.

Quellen: NASA WISE (2011), Connors et al., Nature (2011)

2020 XL5: Der stabile Begleiter der Erde

Der Asteroid2020 XL5, der 2020 vom Pan-STARRS-Teleskop entdeckt wurde, ist der größte und stabilste bekannte terrestrische Trojaner. Es umkreist den Lagrange-Punkt \(L_4\), 60° vor der Erde, in einer geneigten und mäßig exzentrischen Umlaufbahn.

Dynamische Simulationen zeigen, dass seine Flugbahn etwa für ca4.000 JahreDanach könnte es die koorbitale Region verlassen. Mit einem geschätzten Durchmesser von 1,2 km könnte es ein potenzielles Ziel für eine Weltraummission darstellen.

Quellen: NASA/JPL (2023), C. de la Fuente Marcos et al. (2022)

Quellen: JPL Horizons (2024), Morais & Morbidelli (2006), Christou & Asher (2011)