En stenet, iskold krop på størrelse med Rhode Island spiller, følger lederen med den syvende planet fra Solen, der suser langs Uranus 'bane en sjettedel af en revolution foran planeten. Kroppen, som midlertidigt blev døbt 2011 QF99, er den første af sin type, der findes, som kredser med Uranus. Forskere, der rapporterer i tidsskriftet Science, dokumenterer detektion og viser, at det sandsynligvis ikke er alene, og lovet et klarere billede af det igangværende himmellige pinball-spil i solsystemets ydre rækkevidde.
Der er kendt tusinder af lignende placerede kroppe omkring Jupiter; de kaldes trojanere, fordi hver af dem er opkaldt efter en mytologisk karakter i trojansk krigen. Men videnskabsmænd havde troet, at gravitationsslæbebåd omkring Uranus og Saturn , især Jupiters træk, gjorde lignende ledsagere der usandsynlige.
Hvad er trojanere nøjagtigt? Deres historie går tilbage til 1700-tallet, da en berømt matematiker ved navn Joseph-Louis Lagrange skrev et essay om problemet med tre kropper, idet de identificerede fem positioner, hvor gravitationseffekterne af et legeme, der kredser rundt om et andet legeme (tænk på Jord-Månesystemet som et enkelt legeme, der cirkler rundt solen), ville give en tredje mindre krop mulighed for at forblive i balance. Når det er placeret på et af disse fem Lagrange-punkter, er det tredje organ vises stationært i forhold til de to andre. Tre af disse fem positioner, kaldet L1, L3 og L3, ville være ustabile - hvis det tredje organ kørte lidt væk fra en af disse positioner, kunne det aldrig komme sig efter fejlagtigt. L1 og L2 er ideelle steder til placering af kunstige satellitter, der studerer solen og rummet, selvom rumfartøjets baner konstant skal tilpasses, så de forbliver på disse punkter.
Sun-Earth-systemet har fem Lagrange-punkter, hvor en tredje mindre masse kan forblive stationær i forhold til Solen og Jorden. L2 er det fremtidige hjem for James Webb-rumteleskopet, der vil se ud i universet. Billede via NASA / WMAP Science Team
Men på to Lagrange-punkter, kaldet L4 og L5, ville kroppen blive trukket lige tilbage, uanset hvilken måde den drev på, hvilket fik den til at svinge rundt om punktet som en gymnast på en høj bar. Faktisk kunne flere kroppe - mange tusinder - danse rundt hvert punkt inden for en langstrakt stabilitetsregion, der konturer til planetens orbitalsti. Et af disse punkter sidder 60 grader foran på den orbitalsti og et andet 60 grader bagpå.
Andre tre-kropssystemer har disse samme balancepunkter, og i 1906 fandt astronomer en asteroide i L4-regionen i Jupiters bane rundt om Solen, hvor de kaldte Achilles. I de følgende år blev der opdaget flere trojanske asteroider omkring Jupiters L4 og L5, og for nylig er trojanere fundet langs andre planets kredsløb, herunder Mars ', Neptuns og endda Jordens.
Men ingen var kommet til Uranus eller Saturn - indtil nu. Som en del af en Canada-Frankrig-Hawaii Teleskopundersøgelse designet til at søge efter små kroppe, der kredser ud over den fjerneste planet, Neptune, opdagede et team af astronomer 2011 QF99 i tre billeder taget en times mellemrum på den samme himmellapp. Objektets lysstyrke antydede, at det var 60 kilometer på tværs, og dets bane fastgjorde det så langt som Uranus, men yderligere observationer i 2011 og 2012 adskiller det fra en Centaur, en ustabil iskrop, der kredser om solen og sommetider krydser, men ikke følger eller bly, planetariske kredsløb. Holdets undersøgelse viste, at QF99 i 2011 løb ud for Uranus som en hund i snor: Det var en L4 Trojan.
”En uransk trojan var ikke i fokus i vores undersøgelse, ” siger Mike Alexandersen, en astronom ved University of British Columbia. ”Da vi indså, hvad det var, var vi som 'Whoa, wow.'”
I modsætning til de fleste andre kendte trojanere, der indtog deres nuværende positioner tidligt under dannelsen af solsystemet, var QF99 sandsynligvis først en Centaur og blev fanget ved L4 senere, fanget, da det lækkede indad fra fjernere rækkevidde. Numeriske analyser af detaljerne i kredsløb i QF99 i 2011 antyder, at den vil forblive som en trojan i 70.000 år, før den efter en million år eller derover bevæger sig ud over stabiliteten i L4-regionen og genindtræder i Centaurerne.
2011 QF99 er derefter en midlertidig trojan. Og simuleringer af Alexandersen og hans team , rapporteret for første gang i det nye papir , finder ud af, at QF99 i 2011 ikke er alene. Cirka 3 procent af de små kroppe i det ydre solsystem deler en bane med Neptune eller Uranus på et hvilket som helst tidspunkt. ”Der er en masse asteroider og kometer, der flyver rundt om solsystemet, og mange af dem krydser planets baner og kun en lille brøkdel bliver fanget, ” siger han. Optagelse er ”en lav sandsynlighedsbegivenhed. Intuitivt troede vi, at det havde en endnu lavere sandsynlighed. ”
Mens de mere permanente trojanere har ret meget at sige om urskydende jostling, kunne de midlertidige trojanere - inklusive andre, der blev opdaget i kredsløb med Neptun og Jorden - afsløre information om mængden af Centaurer, der befolker den nederlandske rækkevidde, hvor nøjagtigt de kom der, og hvilke stier de følger.
”Disse ustabile genstande, Centaurerne, bliver ofte til Jupiter-familiekometer, hvoraf mange nærmer sig Jorden og i sidste ende kan udgøre en påvirkningstrussel, ” siger Jonti Horner, en astronom ved University of New South Wales, der ikke var er ikke involveret i undersøgelsen. "At være i stand til at studere disse objekter, når de er langt fra solen, og derfor ikke er skjult af et kometabort, kan fortælle os meget om kometer og andre objekter, der kan true Jorden."
”Det er en virkelig spændende opdagelse for mig og for andre mennesker, der ser på solsystemets små kroppe, ” tilføjede han.
Alexandersen, der bemærker, at risikoen for påvirkning er ekstremt lav, siger, at resultaterne taler for, hvor meget der stadig er tilbage at vide om vores solsystem. Han forudsiger, at flere vil blive afsløret, når astronomer fortsat opdager mindre og mindre objekter. ”Hvis der er en 60-kilometer trojansk, er der sandsynligvis snesevis af en kilometer trojanske heste, ” siger han. ”Vi kan bare ikke se dem endnu.”
