Коорбитальная конфигурация - Co-orbital configuration

В астрономии , А со-орбитальная конфигурация представляет собой конфигурацию из двух или более астрономических объектов (например, астероиды , луны , или планет ) , вращающихся вокруг в то же, или очень похоже, расстояния от их основных, то есть они находятся в 1: среднем 1 -двигательный резонанс . (или 1: -1 при вращении в противоположных направлениях ).

Есть несколько классов коорбитальных объектов, в зависимости от их точки либрации . Самый распространенный и самый известный класс - это троян , который либрирует вокруг одной из двух стабильных точек Лагранжа (троянских точек), L ₄ и L ₅ , на 60 ° впереди и позади более крупного тела соответственно. Другой класс - подковообразная орбита , при которой объекты либрируют примерно на 180 ° от большего тела. Объекты librating около 0 °, называются квази-спутников .

Обмен орбита происходит , когда два со-орбитальные объектов подобных масс и , таким образом , оказывают не-незначительное влияние друг на друг. Объекты могут обмениваться большими полуосями или эксцентриситетами при приближении друг к другу.

Параметры

Параметры орбиты, которые используются для описания отношения коорбитальных объектов, - это долгота разности перицентров и средняя разность долгот . Долгота перицентра - это сумма средней долготы и средней аномалии, а средняя долгота - это сумма долготы восходящего узла и аргумента перицентра . ${\ displaystyle ({\ lambda} = \ varpi + M)}$ ${\ displaystyle (\ varpi = \ Omega + \ omega)}$

Трояны

Троянские точки - это точки, обозначенные L ₄ и L ₅ , выделенные красным цветом, на орбитальном пути вторичного объекта (синий) вокруг первичного объекта (желтый).

Троянские объекты вращаются на 60 ° впереди (L ₄ ) или позади (L ₅ ) более массивного объекта, оба на орбите вокруг еще более массивного центрального объекта. Самый известный пример - астероиды, которые вращаются вокруг Солнца впереди или позади Юпитера . Троянские объекты не вращаются точно в одной из точек Лагранжа , но остаются относительно близко к ней, как бы медленно вращаясь вокруг нее. С технической точки зрения, они составляют около = (± 60 °, ± 60 °). Точка, вокруг которой они либрируют, одна и та же, независимо от их массы или эксцентриситета орбиты. ${\ displaystyle ({\ Delta} {\ lambda}, {\ Delta} \ varpi)}$

Троянские малые планеты

Есть несколько тысяч известных троянских малых планет, вращающихся вокруг Солнца. Большинство из них вращаются около точек Лагранжа Юпитера, традиционных троянских объектов Юпитера . По состоянию на 2015 год известно также о существовании 13 троянов Neptune , 7 троянов Mars , 2 троянов Uranus ( 2011 QF 99 и 2014 YX 49 ) и 1 трояна Земли ( 2010 TK 7 ).

Троянские луны

Система Сатурна содержит два набора троянских спутников. И Тетис, и Диона имеют по два троянских спутника, Телесто и Калипсо в L ₄ и L ₅ Тетиса соответственно, а Хелен и Полидевк в L ₄ и L ₅ Дионы соответственно.

Полидевк примечателен своей широкой либрацией : он отклоняется на ± 30 ° от своей точки Лагранжа и на ± 2% от своего среднего орбитального радиуса по орбите головастика за 790 дней (в 288 раз больше своего орбитального периода вокруг Сатурна, как и у Дионы. ).

Троянские планеты

Предполагалось, что пара соорбитальных экзопланет будет вращаться вокруг звезды Кеплер-223 , но позже она была отозвана.

Возможность троянской планеты для Kepler-91b была изучена, но был сделан вывод, что транзитный сигнал был ложноположительным.

Одной из возможностей для жилой зоны является трояном планета из гигантской планеты близко к своей звезде .

Формирование системы Земля – Луна.

Согласно гипотезе гигантского удара , Луна образовалась после столкновения двух соорбитальных объектов: Тейя, которая , как считается, имела около 10% массы Земли (примерно такой же массив, как Марс ), и протоземля, чьи орбиты были возмущены другими планетами, выведя Тейю из своей троянской позиции и вызвав столкновение.

Подковообразные орбиты

Изображение в вращающейся рамке орбит обмена подковами Януса и Эпиметея

Анимация Эпиметея «S орбита - вращающаяся система отсчета
   Сатурн  ·    Янус  ·   Эпиметей

Объекты на подковообразной орбите либрируют примерно на 180 ° от главного объекта. Их орбиты охватывают обе равносторонние лагранжевые точки, т. Е. L ₄ и L ₅ .

Коорбитальные спутники

В Saturnian лун Янус и Эпиметей разделяют свои орбиты, разница в больших полуосей быть меньше либо это средний диаметр. Это означает, что луна с меньшей большой полуосью будет медленно догонять другую. При этом луны гравитационно притягиваются друг к другу, увеличивая большую полуось луны, которая догнала, и уменьшая другую. Это меняет их относительное положение пропорционально их массам и заставляет этот процесс начинаться заново с изменением ролей лун. Другими словами, они эффективно меняют орбиты, в конечном итоге колеблющиеся относительно их средневзвешенной по массе орбиты.

Коорбитальные астероиды Земли

Было обнаружено небольшое количество астероидов, которые находятся на одной орбите с Землей. Первый из них, который будет обнаружен, астероид 3753 Cruithne , вращается вокруг Солнца с периодом чуть меньше одного земного года, в результате чего орбита (с точки зрения Земли) выглядит как бобовидная орбита с центром в позиции впереди позиции Земли. Эта орбита медленно движется дальше, опережая орбитальную позицию Земли. Когда орбита Круитна перемещается в положение, в котором она следует за положением Земли, а не опережает ее, гравитационный эффект Земли увеличивает орбитальный период, и, следовательно, орбита затем начинает отставать, возвращаясь в исходное положение. Полный цикл от ведущей до замыкающей Земли занимает 770 лет, что приводит к движению в форме подковы по отношению к Земле.

С тех пор были обнаружены более резонансные околоземные объекты (ОСЗ). К ним относятся 54509 YORP , (85770) 1998 UP 1 , 2002 AA 29 , 2010 SO 16 , 2009 BD и 2015 SO 2, которые существуют на резонансных орбитах, подобных орбитам Круитна. 2010 TK 7 - первый и пока единственный идентифицированный троян Earth .

Астероиды Венгрии оказались одним из возможных источников соорбитальных объектов Земли со временем жизни до ~ 58 тыс. Лет.

Квазиспутниковый

Квази-спутники - это коорбитальные объекты, которые отклоняются примерно на 0 ° от главного объекта. Квазиспутниковые орбиты с низким эксцентриситетом очень нестабильны, но при эксцентриситетах от среднего до высокого такие орбиты могут быть стабильными. С точки зрения совместного вращения квази-спутник, кажется, вращается вокруг первичной обмотки, как ретроградный спутник , хотя на столь больших расстояниях, что он не связан с ним гравитационно. Два примера квази-спутники в Земле является 2014 OL 339 и 469219 Kamo'oalewa .

Обменные орбиты

В дополнение к замене местами больших полуосей, таких как спутники Сатурна, Эпиметей и Янус, есть еще одна возможность - совместить одну и ту же ось, но вместо этого поменять местами эксцентриситет.

Смотрите также

• Двойная планета
• Кордылевское облако

использованная литература

• Эрик Б. Форд и Мэтью Дж. Холман (2007). «Использование наблюдений за временем прохождения для поиска троянцев транзитных внесолнечных планет» . Письма в астрофизический журнал . 664 (1): L51 – L54. arXiv : 0705.0356 . Bibcode : 2007ApJ ... 664L..51F . DOI : 10,1086 / 520579 .

внешние ссылки

• QuickTime анимация коорбитального движения от Мюррея и Дермотта
• Кассини наблюдает за орбитальным танцем Эпиметея и Януса Планетарное общество
• Поиск троянских планет. Веб-страница группы астрономов, ищущих внесолнечные троянские планеты в Аппалачском государственном университете.