2020 XL5, czyli „asteroida na L4”. Uwięziona przez grawitację Ziemi i Słońca, ale nie na zawsze

Trojańczyków ma nie tylko Jowisz, ale też kilka innych planet w Układzie Słonecznym

Asteroidy trojańskie to charakterystyczna grupa obiektów, którą najczęściej kojarzymy z Jowiszem. Ten gazowy gigant ma około 11 tysięcy Trojańczyków związanych grawitacyjnie z układem Słońce - Jowisz. Tego typu asteroidy w liczbie kilkudziesięciu znaleziono także w układach Słońce oraz Neptun, a także Mars i Uran. Również Wenus, planeta karłowata Ceres i asteroida Vesta, a nawet niektóre księżyce Saturna mają obecnie Trojańczyków.

Ziemia też ma Trojańczyków. Do niedawna był tylko jeden, teraz jest ich dwa razy więcej

Również układ Ziemia - Słońce ma asteroidy trojańskie, lecz dotychczas znano tylko jeden taki obiekt o symbolu 2010 TK7. Teraz dołącza do niego drugi Trojańczyk Ziemi, czyli asteroida 2020 XL5. Jak wskazuje numeracja odkryto ją już w 2020 roku i wtedy też donoszono o tym, ale trzeba było dwóch lat, by oficjalnie potwierdzić prawdziwość odkrycia.

Jasność obserwowana 2020 XL5 to jedynie 22 magnitudo. Trzeba było złożenia 13 obrazów z 4,3-metrowego teleskopu Lowell Discovery, by uzyskać taki oto obraz tej asteroidy (foto: Santana-Ros / CC BY 4.0)

Nie jest to zaskoczeniem zważywszy na rozmiar 2020 XL5, która ma jedynie 1200 metrów średnicy. To i tak więcej niż rozmiar odkrytej dekadę wcześniej 2010 TK7, która mierzy jedynie 400 metrów. 2020 XL5 to z dużym prawdopodobieństwem asteroida typu C. Oznacza to, że w jej powierzchniowym składzie dominuje węgiel i jego związki. Tego typu asteroidy bardzo słabo odbijają światło co utrudnia ich wykrycie. Asteroidę 2020 XL5 odkryto w ramach przeglądu nieba Pan-STARRS1. Tenże przegląd od 2010 roku zaowocował odkryciem kilkudziesięciu tysięcy planetoid, a także wielu komet, a stworzona na jego podstawie baza danych jest jedną z największych obecnie w astronomii.

Potwierdzenie prawdziwości odkrycia umożliwiły dodatkowe obserwacje z pomocą 1-metrowego teleskopu ESA na Teneryfie, 4,1-metrowego teleskopu SOAR w Chile i 4,3-metrowego teleskopu w obserwatorium Lowella w Arizonie.

Znamy tylko dwóch Trojańczyków Ziemi, ale liczymy, że jest ich więcej

Jeśli czytaliście nasz tekst o wysyłaniu teleskopów kosmicznych do punktu libracyjnego L2 oraz misji sondy Lucy do asteroid Trojańskich Jowisza, z pewnością wiecie, że w przypadku takich asteroid w każdym układzie dwóch ciał ważny jest także punkt L5. W przypadku Ziemi w ruchu orbitalnym punkt L4 wyprzedza Ziemię, podczas gdy L5 ją goni.

Położenie punktów libracyjnych w układzie Słońce - Ziemia

Jowisz ma tysiące Trojańczyków na orbitach wokół punktów L4 jak i L5. Dla Ziemi z kolei znamy obecnie jedynie dwie asteroidy Trojańskie. Zarówno 2010 TK7 jak i 2020 XL5 są związane z punktem L4. W przypadku punktu L5 nie odkryto jeszcze żadnego takiego obiektu. Nie ma jednak przeciwskazań, by takich asteroid było więcej.

2020 XL5 to tymczasowy trojańczyk Ziemi. Czyli jaki?

W tytule przewrotnie napisałem „asteroida na L4” nawiązując do znanego chyba wszystkim określenia dla zwolnienia lekarskiego. Oczywiście 2020 XL5 nic nie dolega, ale jako asteroida trojańska jest grawitacyjnie uchwycona na orbicie wokół punktu libracyjnego L4, którego nazwa podobnie się kojarzy. Dla przypomnienia, punkty libracyjne L4 i L5 to punkty stabilne, a obiekt w ich rejonie może być uwięziony grawitacyjnie teoretycznie na stałe. W praktyce wiele zależy od stopnia perturbacji ze strony innych obiektów w Układzie Słonecznym. Dla ziemskich Trojańczyków "szkodliwy" jest wpływ Wenus.

Lecz w przypadku 2020 XL5 ten stan nie będzie trwał w nieskończoność. Wyliczenia orbity i jej zaburzeń sugerują, że po około 4000 lat ta asteroida przestanie być ziemskim Trojańczykiem i zacznie poruszać się po orbicie eliptycznej wokół Słońca. Można więc zartobliwie powiedzieć, że wtedy jej bardzo długie, ale nie nieskończone, zwolnienie się skończy.

Asteroidy trojańskie obiegają jeden z punktów libracyjnych L4 lub L5, a wraz z nimi Słońce. W efekcie ich orbita wygląda tak jak na schemacie dla 2010 TK7 (zielona linia)

Również 2010 TK7 jest tymczasowym Trojańczykiem i prawdopodobnie utraci ten status jeszcze szybciej niż 2020 XL5.

Poszukiwanie Trojańczyków Ziemi jest bardzo trudne

Ostatnie odkrycie zmobilizowało astronomów do dalszych poszukiwań Trojańczyków Ziemi, mimo iż są one niesamowicie trudne. Trojańczyków w przypadku Jowisza i innych planet mamy okazję obserwować na różnej wysokości nad horyzontem.

Położenie 2020 XL5 o wschodzie Słońca nad horyzontem zależnie od jej pozycji względem punktu L4 (foto: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva)

Tymczasem położenie punktów L4 i L5 dla Ziemi na niebie względem Słońca wymusza prowadzenie obserwacji tuż przed wschodem lub po zachodzie Słońca. I to blisko jasnego jeszcze horyzontu, w okolicach którego obserwacje o jakiejkolwiek porze są bardzo kłopotliwe.

Dlaczego asteroidy trojańskie są tak ważne dla astronomów?

Poznanie jak największej populacji takich obiektów może przyczynić się do lepszego poznania historii Ziemi. Asteroidy trojańskie uważa się za świadków etapu formowania planet w Układzie Słonecznym. Te w układzie Słońce - Ziemia mogą być pozostałością materii, z której formowała się Ziemia. Niestety, brak stabilności 2020 XL5 jako asteroidy trojańskiej w okolicy punktu L4 pozwala domniemywać, że również w przeszłości nie był to stan permanentny. Być może jest to tylko uwięziony grawitacyjnie w okolicy punktu L4 w stosunkowo niedalekiej przeszłości obiekt. Bez związku z powstawaniem Ziemi.

Źrodło: ESA, inf. własna