En steinete, isete kropp på størrelse med Rhode Island spiller, følger lederen med den syvende planeten fra Sola, og suser langs Uranus 'bane en sjettedel av en revolusjon foran planeten. Kroppen, som midlertidig ble kalt 2011 QF99, er den første av sin type som ble funnet i krets med Uranus. Forskere som rapporterer i tidsskriftet Science, dokumenterer deteksjonen sin og viser at det sannsynligvis ikke er alene, og lover et tydeligere bilde av det pågående himmelske flipperspillet i solsystemets ytre rekkevidde.
Det er kjent at tusenvis av liknende posisjonerte kropper eksisterer rundt Jupiter; de kalles trojanere fordi hver er oppkalt etter en mytologisk karakter i trojanskrigen. Men forskere hadde trodd at tyngdekraften rundt Uranus og Saturn , særlig trekningen fra Jupiter, gjorde lignende følgesvenner der usannsynlige.
Hva er egentlig trojanere? Historien deres går tilbake til 1700-tallet, da en kjent matematiker ved navn Joseph-Louis Lagrange skrev et essay om problemet med tre kropper, og identifiserte fem posisjoner der gravitasjonseffektene av et legeme som kretser rundt et annet legeme (tenk på Earth-Moon-systemet som en enkelt kropp som sirkler rundt sola) vil tillate en tredje mindre kropp å holde seg balansert. Når du er plassert på noen av disse fem Lagrange poeng, er det tredje organet vil vises stasjonært i forhold til de to andre. Tre av disse fem stillingene, kalt L1, L3 og L3, ville være ustabile - hvis det tredje organet kjørte litt av kurs fra noen av disse stillingene, kunne det aldri komme seg etter feilsteget. L1 og L2 er ideelle steder for å plassere kunstige satellitter som studerer solen og verdensrommet, selv om romfartsbanene hele tiden må finjusteres slik at de holder seg på disse punktene.
Sun-Earth-systemet har fem Lagrange-poeng der en tredje mindre masse kan forbli stasjonær i forhold til Solen og Jorden. L2 er fremtidens hjem til James Webb romteleskopet, som vil se ut i universet. Bilde via NASA / WMAP Science Team
Men på to Lagrange-poeng, kalt L4 og L5, ville kroppen bli trukket rett tilbake uavhengig av hvilken vei den drev, noe som fikk den til å svinge rundt på punktet som en gymnast på en høy bar. Faktisk kunne flere kropper - mange tusen - danse rundt hvert punkt innenfor en langstrakt stabilitetsregion som konturer til planetens banevei. Et av disse punktene ligger 60 grader foran på den banebanen og ytterligere 60 grader bak.
Andre trekroppssystemer har de samme balansepunktene, og i 1906 fant astronomer en asteroide i L4-regionen i Jupiters bane rundt sola, med navnet kroppen Achilles. I de påfølgende årene ble flere trojanske asteroider oppdaget rundt Jupiters L4 og L5, og nylig har trojanere blitt funnet langs andre planets baner, inkludert Mars ', Neptuns og til og med Jordens.
Men ingen hadde møtt opp for Uranus eller Saturn - før nå. Som en del av en Canada-Frankrike-Hawaii teleskopundersøkelse designet for å søke etter små kropper som går i bane rundt den fjerneste planeten, Neptune, oppdaget et team av astronomer 2011 QF99 i tre bilder tatt med en times mellomrom på den samme himmelplagen. Objektets lysstyrke antydet at den var 60 kilometer på tvers og at bane rundt den lå så fjern som Uranus, men ytterligere observasjoner i 2011 og 2012 skilte den fra en Centaur, en ustabil iskropp som går i bane rundt solen og tidvis krysser, men ikke følger eller bly, planetariske baner. Teamets studie viste at QF99 2011 løp ut foran Uranus som en hund i bånd: Det var en L4 Trojan.
"En uransk trojan var ikke fokus for undersøkelsen vår, " sier Mike Alexandersen, en astronom ved University of British Columbia. "Da vi skjønte hva det var, var vi som 'Whoa, wow.'"
I motsetning til de fleste andre kjente trojanere, som inntok sine nåværende posisjoner tidlig under solsystemets dannelse, var 2011 QF99 trolig først en Centaur og ble tatt til fange på L4 senere, fanget da den lekket innover fra fjernere rekkevidde. Numeriske analyser av detaljene i bane for QF99 i 2011 antyder at den vil forbli som en trojan i 70 000 år før den etter en million år eller så beveger seg utover stabiliteten i L4-regionen og gjenoppretter Centaurene.
2011 QF99 er da en midlertidig trojaner. Og simuleringer av Alexandersen og teamet hans , rapportert for første gang i den nye artikkelen , finner ut at QF99 for 2011 ikke er alene. Rundt 3 prosent av de små kroppene i det ytre solsystemet deler en bane med Neptun eller Uranus til enhver tid. "Det er mange asteroider og kometer som flyr rundt i solsystemet, og mange av dem krysser banene i planetene, og bare en liten brøkdel blir fanget, " sier han. Fangst er “en lav sannsynlighetshendelse. Intuitivt trodde vi at det hadde en enda lavere sannsynlighet. ”
Mens de mer permanente trojanerne har ganske mye å si om urskinn, kan de midlertidige trojanerne - inkludert andre oppdaget kretser med Neptun og Jorden - avsløre informasjon om mengden av Centaurer som befolker de nederlandske rekkevidden, hvor nøyaktig de kom dit og hvilke stier de følger.
"De ustabile gjenstandene, Centaurene, blir ofte Jupiter-familiekometer, hvorav mange nærmer seg Jorden og til slutt kan utgjøre en konsekvenstrussel, " sier Jonti Horner, en astronom ved University of New South Wales, som ikke var er ikke involvert i studien. "Å kunne studere objektene når de er langt fra solen, og derfor ikke er skjult av et koma, kan fortelle oss mye om kometer og andre objekter som kan true jorden."
"Det er en veldig spennende oppdagelse for meg, og for andre mennesker som ser på solsystemets små kropper, " la han til.
Alexandersen, som bemerker at risikoen for påvirkning er ekstremt lav, sier resultatene taler til hvor mye som fremdeles er igjen å vite om solsystemet vårt. Han spår at flere vil bli avslørt når astronomer fortsetter å oppdage mindre og mindre objekter. "Hvis det er en 60-kilometer trojaner, er det sannsynligvis dusinvis av en kilometer trojanere, " sier han. "Vi kan bare ikke se dem ennå."
