Los asteroides troyanos de Júpiter



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Los asteroides troyanos de Júpiter , o simplemente asteroides troyanos cuando no hay ambigüedad, son asteroides que comparten la órbita del planeta Júpiter alrededor del Sol , alrededor de los puntos Lagrangianos L 4 y L 5 Sistema Sol-Júpiter, es decir 60 ° delante o detrás de Júpiter.

Troyanos de Júpiter forman un claramente identificable grupo de asteroides (divididos en dos subgrupos llamado “campamento griego” y “campo de Troya” en torno a L 4 y L 5, respectivamente ), los dos grupos vecinos, el grupo de Hilda y el grupo de centauros , bienestar significativamente menos densamente poblada.

Los asteroides troyanos llevan este nombre debido a una convención que los nombra después de los personajes de la Guerra de Troya , en la continuación del primero descubierto en 1906, (588) Aquiles .

Por extensión, el término "  troyano  " se utiliza para designar cualquier otro objeto pequeño que comparta una relación similar con otros dos cuerpos más grandes, como los troyanos de la Tierra , Marte , Urano o Neptuno , o incluso los satélites troyanos de Saturno .

Historia

El matemático Joseph-Louis Lagrange , en su Ensayo sobre el problema de los tres cuerpos publicado en 1772, muestra la existencia de algunas situaciones estables en el caso de un cuerpo de baja masa en relación con los otros dos. Estas situaciones definen los 5 puntos de Lagrange, cada uno correspondiente a una zona de estabilidad para el cuerpo pequeño. Esta cuestión de los matemáticos fascinado problema de tres cuerpos y sociedades científicas de todo el 19 º  siglo.

En , El astrónomo alemán Max Wolf descubre un asteroide en una órbita cercana a la de Júpiter. Decide nombrarlo (588) Achille , en honor a Aquiles , uno de los héroes de La Ilíada . Su posición se entiende rápidamente como comparable al punto L 4 de Lagrange del sistema Sol-Júpiter, como lo definió el matemático unos 130 años antes. Por lo tanto, los astrónomos miran naturalmente al punto L 5, donde se descubre rápidamente un asteroide en octubre del mismo año. Se decide nombrarlo (617) Patroclo , en referencia a Patroclo , otro héroe de La Ilíada . El principio de nombrar a esta nueva familia de asteroides en referencia a los personajes de la Guerra de Troya se estabilizó en este momento. Nuevos "troyanos" fueron descubiertos gradualmente en los años siguientes: (624) Héctor (1907, en L 4 ), (659) Nestor (1908, en L 4 ), (884) Priam (1917, en L 5 ), (911 ) Agamenón (1919, en L 4 ),  etc. Se conocen una docena en 1950.

Actualmente se cree que Edward Barnard hizo el primer avistamiento de un asteroide troyano en 1904 , pero la importancia de este avistamiento pasó desapercibida. Se asumió que era Phoebe , el satélite de Saturno descubierto recientemente y ubicado a dos minutos de arco , o incluso una estrella. La identidad del punto de luz observado por Barnard solo se entendió con el cálculo de la órbita del troyano (12126) 1999 RM 11 (re) descubierto en 1999.

Número

A , el Centro de los planetas menores enumeró 7.079 troyanos de Júpiter, incluidos 4.603 al nivel del punto de Lagrange L 4 (el campo griego) y 2.476 al nivel del punto de Lagrange L 5 (el campo de Troya). De estos, 4.915 tenían una designación definitiva .

Según la base de datos JPL consultada en , Los troyanos de Júpiter representan aproximadamente el 0,9% de los planetas menores referenciados y aproximadamente el 15% de los planetas menores referenciados fuera del cinturón principal (entendido en sentido amplio).

Algunas cifras que muestran la evolución de los descubrimientos: 170 troyanos numerados en , 877 en , 1234 hasta (2327 listados en total), 4865 en (7031 listados en total).

Nomenclatura

El primer asteroide troyano descubierto por Max Wolf en 1906 se llamó Aquiles , del héroe, además de griego y no troyano, la Ilíada , el poema épico de Homero que narra la guerra de Troya . Después de Wolf, los asteroides descubiertos alrededor de los puntos Lagrange de Júpiter recibieron nombres asociados con la Ilíada y el grupo en su conjunto se tituló "Troyanos".

Los asteroides ubicados en el punto L 4 llevan el nombre de un héroe o un concepto griego y se denominan "campamento griego" o "grupo de Aquiles" ( (588) Achille , (659) Nestor , (911) Agamemnon , (1143) Odysseyetc. . ). Los que se encuentran en el punto L 5 llevan los nombres de los héroes troyanos y se denominan colectivamente "campo de Troya" ( (884) Príamo , (1172) Eneas , (1173) Anquisesetc. ). Sin embargo, cada uno de los grupos tiene un desertor: (624) Héctor , que lleva el nombre del héroe troyano Héctor , está ubicado alrededor del punto L 4 y viceversa (617) Patroclo , aunque lleva el nombre del héroe griego Patroclo , está ubicado en el punto L 5 . Su satélite Ménœtios, tomado del héroe griego Ménœtios , hijo de Actor y padre de Patroclo, también está en el lado troyano. Para complicar las cosas, el campo de Troya a veces se conoce como el "grupo Patroclus", siendo este asteroide uno de los más grandes de este conjunto.

Además de las dos excepciones (tres con Menœtios ) a la regla de denominación, alrededor de veinte asteroides en el cinturón principal recibieron el nombre de los héroes o heroínas (en su mayor parte) de la Guerra de Troya , o incluso de la Odisea . La gran mayoría descubiertos antes de 1906, sin embargo, no son asteroides troyanos. Podemos citar entre estos “falsos troyanos” (17) Thétis , (38) Léda , (101) Hélène , (108) Hécube , (112) Iphigénie , (114) Cassandre , (121) Hermione , (130) Électra , ( 175) Andromache , (179) Clitemnestra , (201) Pénélope , (202) Chryséis , (271) Penthesilea , (398) Admète , (507) Laodicé , (548) Cressida , (595) Polyxene , (603) Timandre , ( 604) Tecmesse , (637) Chrysothémis , (651) Anticlée , (655) Briseis , (692) Hippodamie y también (1036) Ganimedes ...

Propiedades orbitales

Dentro de la lista de 7079 troyanos de Júpiter difundidos por el Centro de Planetas Menores en, podemos notar las siguientes propiedades:

  • los semiejes mayores varían entre 4,95 y 5,43  UA  ; 89% se encuentran en la zona 5.1-5.3 AU; esta concentración alrededor de 5.2  ua está más cerca del semi-eje mayor de Júpiter igual a 5.203  ua  ;
  • las inclinaciones varían entre 0 y 57,2 ° (récord de 2008 JD 21 ); El 79% tiene una pendiente moderada menor a 20 ° y solo el 4% tiene una pendiente mayor a 30 °;
  • las excentricidades varían de 0 a 0,3; El 94% tiene una excentricidad débil inferior a 0,15; el valor límite de 0,3 es de hecho el resultado de una convención; alrededor de 70 objetos orbitan en la misma zona de semi-eje mayor que los troyanos de Júpiter con excentricidades superiores a 0,3 (entre 0,30 y 0,32 en su mayor parte);
  • los periodos orbitales varían entre 10,54 y 12,54 años, valores a comparar con el periodo de Júpiter igual a 11,86 años.

Observado en un sistema de coordenadas donde Júpiter está fijo, un asteroide troyano parece orbitar alrededor de uno de los puntos de Lagrange L 4 o L 5 . Más precisamente, parece girar alrededor del punto de Lagrange en una órbita en forma de frijol (a veces llamada en forma de renacuajo para el renacuajo más alargado en inglés).

En cada momento, el conjunto de troyanos forma dos nubes alargadas, centradas en los dos puntos de Lagrange, curvadas a lo largo de la órbita de Júpiter.

Características físicas

El troyano más grande de Júpiter es (624) Héctor . Es un objeto alargado de 370  km de largo y 195  km de ancho con un diámetro promedio de unos 225  km . La base de datos JPL consultada enidentifica 17 troyanos con un diámetro medio superior a 100  km y muestra que alrededor de dos tercios de los troyanos tienen una magnitud inferior a 14, lo que corresponde a un diámetro cercano a los 10  km o superior.

Hasta la fecha (mediados de 2019), se han identificado cinco troyanos de Júpiter como parte de un sistema de asteroides. (624) Héctor tiene una pequeña luna Scamandrios . Los otros cuatro pueden verse como ejemplos de cuerpos binarios en el sentido de que el cuerpo principal y su luna son de tamaño comparable. Estos son (617) Patroclus (con Ménœtios ), (16974) Iphthimé , (17365) 1978 VF 11 y (29314) Eurydamas .

La mayoría de los troyanos, que se podría caracterizar la clase espectral son de tipo D . Esto sugiere, de acuerdo con el modelo de Niza , que los troyanos jovianos (así como otros asteroides de la periferia exterior del cinturón principal como los del grupo Hilda ) podrían ser restos erosionados de los planetesimales presentes en las primeras edades. De el Sistema Solar, desplazado en esta zona durante las migraciones de los planetas gigantes.

Un estudio realizado por el equipo de Franck Marchis y publicado en 2006 muestra que la densidad del asteroide binario (617) Patroclus es menor que la del hielo de agua, lo que sugiere que este par (y quizás la mayoría de los troyanos) podría parecerse más a cometas o al cinturón de Kuiper. objetos que los asteroides del cinturón principal. Desde entonces, este resultado ha sido respaldado por estudios comparables sobre otros troyanos binarios. Es consistente con el escenario descrito anteriormente sobre el origen de los troyanos de Júpiter.

Familias

La caracterización de las familias de colisiones dentro de los troyanos de Júpiter ha demostrado ser más difícil que dentro del cinturón principal . Estas dificultades se deben en parte a limitaciones estadísticas relacionadas con el pequeño tamaño de la muestra (los troyanos de Júpiter fueron durante mucho tiempo el segundo grupo de asteroides en términos de número de elementos, después del cinturón principal, pero en 2000 solo se numeraron unos 200 troyanos). pero también el confinamiento de los troyanos alrededor de los puntos de Lagrange (la limitación del espacio de fase que conduce con el tiempo a una superposición de familias).

Los estudios publicados a fines de la década de 1980 y luego en la década de 1990 o 2000 propusieron primero pares de asteroides o grupos pequeños, luego familias más grandes. Pero un estudio publicado en 2011 posteriormente mostró que, de todos los considerados anteriormente, solo se encontró que la familia Eurybate era estadísticamente sólida. Por lo tanto, hoy podemos considerar a la familia de Eurybates como la primera en haber sido claramente identificada dentro de los troyanos de Júpiter. Desde entonces, se han propuesto nuevas familias, especialmente familias que involucran principalmente pequeños troyanos descubiertos después de 2000.

Dos estudios resumidos publicados en 2015 y 2016, basados ​​respectivamente en muestras de 4.016 y 5.852 troyanos, identifican seis familias, incluidas cuatro en L 4 y dos en L 5 . Se pueden citar en particular las familias de Eurybate (en L 4 , aproximadamente 310 miembros), Ennomos (en L 5 , aproximadamente 100 miembros) y Héctor (en L 4 , aproximadamente 90 miembros).

La familia de Héctor parece agrupar asteroides de tipo D, lo que la convertiría en la primera familia de colisión de este tipo identificada en el Sistema Solar.

Exploración

Ninguna sonda espacial ha visitado todavía un asteroide troyano en Júpiter.

En 2017, como parte de su programa Discovery , la NASA seleccionó la misión Lucy , cuyo objetivo es específicamente el estudio de los troyanos de Júpiter. El lanzamiento de la sonda está programado para. El curso de la misión prevé el sobrevuelo de (52246) Donaldjohanson , un asteroide en el cinturón principal, luego el sobrevuelo sucesivo de cinco troyanos, entre 2027 y 2033:

El director científico de la misión, Harold F. Levison , es uno de los cuatro investigadores detrás del modelo de Niza . Este escenario que describe la formación del Sistema Solar predice, entre otras cosas, que los troyanos de Júpiter serían "fósiles" de los planetesimales primitivos en el origen de los planetas. La misión tiene como objetivo en particular consolidar y enriquecer este modelo. Su nombre también se hace eco de esta idea de "buscar orígenes" al evocar a Lucy , el famoso fósil de Australopithecus cuyo descubrimiento en 1974 revolucionó nuestro conocimiento de los orígenes humanos.

Artículos relacionados

Notas y referencias

  1. Lista de Júpiter troyanos  " , Minor Planet Center
  2. base de datos de JPL consultado el 20 de julio de 2019: 796,428 asteroides, incluyendo 747.651 para el cinturón principal interior , del cinturón principal y grupos del cinturón principal Outer y 48.777 para todos los demás grupos, incluyendo 7.293 para los únicos troyanos.
  3. Archivo JPL Small-Body Database Browser consultado el 20 de julio de 2019.
  4. Base de datos de cuerpos pequeños de JPL
  5. Lista de asteroides con satélites en poder de Wm. Robert Johnston en la versión del 14 de julio de 2019.
  6. Marchis, Franck et al. , “  Una densidad baja de 0.8gcm-3 para el asteroide binario troyano 617 Patroclus  ”, Nature , vol.  439, n o  7076,, p.  565-567 ( DOI  10.1038 / nature04350 , Bibcode  2006Natur.439..565M )
  7. (en) David C. Jewitt, Scott Sheppard y Carolyn Porco, "Satélites Exteriores y troyanos de Júpiter" , en F. Banegal, TE Dowling, WB McKinnon, Júpiter: el planeta, satélites y la magnetosfera , Cambridge University Press ( leer en línea )
  8. (in) F. Roig, AO Ribeiro y R. Gil-Hutton, Taxonomía de familias de asteroides entre los troyanos de Júpiter: comparación entre datos espectroscópicos y los colores de Sloan Digital Sky Survey  " , Astronomía y Astrofísica , vol.  483, n o  3,, p.  911-931 ( DOI  10.1051 / 0004-6361: 20079177 , arXiv  0712.0046 , leer en línea )
  9. Por ejemplo, podemos citar las familias de Ménélas, Telamón, Mélanthée, Podarch, Épéios, Laërte, Teucer, Outre, Panthoos, Polydore, Sergeste, Agélaos, Aeneas, de Péréclos ... todos abandonados desde entonces.
  10. (en) Mr. Brož y J. Rozehnal, Eurybates: ¿la única familia de asteroides entre los troyanos  ” , Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society , vol.  414, n o  1,, p.  565–574 ( DOI  10.1111 / j.1365-2966.2011.18420.x , arXiv  1109.1109 , leer en línea )
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  13. Con las sondas Psyche y Lucy, la NASA estudiará asteroides curiosos  " , en futura-sciences.com
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Bibliografía

  • [Pirani, Johansen y Mustill 2019] Simona Pirani, Anders Johansen y Alexander J. Mustill, "  Sobre las inclinaciones de los troyanos de Júpiter  ", arXiv ,( arXiv  1910.01507 )

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