Ein felsiger, eisiger Körper von der Größe von Rhode Island folgt dem Anführer mit dem siebten Planeten von der Sonne und surrt auf der Umlaufbahn von Uranus, einem Sechstel einer Umdrehung vor dem Planeten. Der Körper, der vorübergehend als 2011 QF99 bezeichnet wird, ist der erste seiner Art, der mit Uranus im Kreis gefahren ist. Forscher, die in der Zeitschrift Science berichten, dokumentieren seine Entdeckung und zeigen, dass es wahrscheinlich nicht allein ist, was ein klareres Bild des laufenden himmlischen Flipperspiels in den Außenbereichen des Sonnensystems verspricht.
Tausende von ähnlich positionierten Körpern existieren bekanntermaßen um den Jupiter; Sie werden Trojaner genannt, weil jeder nach einem mythologischen Charakter im Trojanischen Krieg benannt ist. Aber Wissenschaftler hatten geglaubt, dass ein Gravitationsschlepper um Uranus und Saturn , insbesondere die Anziehungskraft des Jupiter, ähnliche Gefährten dort unwahrscheinlich machte.
Was genau sind Trojaner? Ihre Geschichte geht auf das 18. Jahrhundert zurück, als ein berühmter Mathematiker namens Joseph-Louis Lagrange einen Aufsatz über das Problem der drei Körper schrieb, in dem er fünf Positionen identifizierte, an denen die Gravitationseffekte eines Körpers, der einen anderen Körper umkreist (denken Sie an das Erde-Mond-System als Ein einziger Körper, der die Sonne umkreist, würde es einem dritten kleineren Körper ermöglichen, im Gleichgewicht zu bleiben. An einem dieser fünf Lagrange-Punkte befindet sich der dritte Körper würde relativ zu den anderen beiden stationär erscheinen. Drei dieser fünf Positionen, mit L1, L3 und L3 bezeichnet, wären instabil - wenn der dritte Körper von einer dieser Positionen ein wenig abweicht, kann er sich niemals von dem Fehltritt erholen. L1 und L2 sind ideale Standorte für die Platzierung künstlicher Satelliten, die Sonne und Weltraum untersuchen, obwohl die Flugbahnen der Raumschiffe ständig angepasst werden müssen, damit sie an diesen Punkten bleiben.
Das Sonne-Erde-System hat fünf Lagrange-Punkte, an denen eine dritte kleinere Masse relativ zur Sonne und Erde stationär bleiben kann. L2 ist die zukünftige Heimat des James Webb-Weltraumteleskops, das in das Universum blicken wird. Bild über NASA / WMAP Science Team
Aber an zwei Lagrange-Punkten, L4 und L5 genannt, wurde der Körper zurückgezogen, unabhängig davon, in welcher Richtung er driftete, und ließ ihn wie einen Turner auf einer Reckstange um den Punkt schwingen. In der Tat könnten mehrere Körper - viele Tausende - um jeden Punkt in einem langgestreckten Stabilitätsbereich tanzen, der sich an die Umlaufbahn des Planeten anpasst. Einer dieser Punkte befindet sich auf dieser Umlaufbahn um 60 Grad und ein weiterer um 60 Grad nach hinten.
Andere Dreikörpersysteme haben die gleichen Gleichgewichtspunkte, und 1906 fanden Astronomen einen Asteroiden in der L4-Region von Jupiters Umlaufbahn um die Sonne, der den Körper Achilles nannte. In den folgenden Jahren wurden rund um Jupiters L4 und L5 weitere trojanische Asteroiden entdeckt, und in jüngerer Zeit wurden Trojaner auf anderen Planetenbahnen gefunden, einschließlich Mars, Neptun und sogar der Erde.
Aber für Uranus oder Saturn war bis jetzt keiner aufgetaucht. Im Rahmen einer Kanada-Frankreich-Hawaii-Teleskop-Umfrage, mit der nach kleinen Körpern gesucht werden soll, die jenseits des entferntesten Planeten umkreisen, hat ein Astronomenteam 2011 QF99 in drei Bildern im Abstand von einer Stunde auf demselben Fleckchen Himmel entdeckt. Die Helligkeit des Objekts deutete darauf hin, dass es einen Durchmesser von 60 Kilometern hatte und von seiner Umlaufbahn so weit entfernt war wie Uranus. Weitere Beobachtungen in den Jahren 2011 und 2012 unterschieden es jedoch von einem Zentauren, einem instabilen eisigen Körper, der die Sonne umkreist und gelegentlich überquert, jedoch nicht folgt oder Blei, Planetenbahnen. Die Studie des Teams zeigte, dass 2011 QF99 wie ein Hund an der Leine vor Uranus davonlief: Es war ein L4-Trojaner.
"Ein uranianischer Trojaner stand nicht im Mittelpunkt unserer Umfrage", sagt Mike Alexandersen, Astronom an der University of British Columbia. "Als wir realisierten, was es war, waren wir wie 'Whoa, wow.'"
Im Gegensatz zu den meisten anderen bekannten Trojanern, die ihre aktuellen Positionen zu Beginn der Entstehung des Sonnensystems einnahmen, war der QF99 2011 wahrscheinlich zunächst ein Zentaur und wurde später bei L4 gefangen, als er aus weiter entfernten Bereichen nach innen sickerte. Numerische Analysen der Details der Umlaufbahn von 2011 QF99 deuten darauf hin, dass es 70.000 Jahre lang als Trojaner verbleibt, bevor es sich nach etwa einer Million Jahren über die L4-Stabilitätsregion hinausbewegt und zu den Zentauren zurückkehrt.
2011 QF99 ist also ein temporärer Trojaner. Und Simulationen von Alexandersen und seinem Team , über die erstmals in der neuen Veröffentlichung berichtet wurde , stellen fest, dass 2011 QF99 nicht allein ist. Etwa 3 Prozent der kleinen Körper im äußeren Sonnensystem teilen zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Umlaufbahn mit Neptun oder Uranus. "Es gibt viele Asteroiden und Kometen, die um das Sonnensystem fliegen, und viele von ihnen kreuzen die Umlaufbahnen von Planeten und nur ein winziger Bruchteil wird eingefangen", sagt er. Erfassung ist ein Ereignis mit geringer Wahrscheinlichkeit. Intuitiv dachten wir, es hätte eine noch geringere Wahrscheinlichkeit. “
Während die beständigeren Trojaner eine Menge zu sagen haben, was primordiales Drängeln betrifft, könnten die vorübergehenden Trojaner - einschließlich anderer, die mit Neptun und der Erde im Orbit umkreisten - Informationen über die Menge von enthüllen Zentauren, die die Unterwelt bevölkern, wissen, wie genau sie dort angekommen sind und welchen Pfaden sie folgen.
"Diese instabilen Objekte, die Zentauren, werden häufig zu Kometen der Jupiter-Familie, von denen sich viele der Erde nähern und letztendlich eine Gefahr für den Aufprall darstellen können", sagt Jonti Horner, Astronom an der University of New South Wales nicht an der Studie beteiligt. "Die Möglichkeit, diese Objekte zu untersuchen, wenn sie weit von der Sonne entfernt und daher nicht im Kometen-Koma versteckt sind, kann uns viel über Kometen und andere Objekte erzählen, die die Erde bedrohen können."
"Es ist eine wirklich aufregende Entdeckung für mich und für andere Menschen, die sich die kleinen Körper des Sonnensystems ansehen", fügte er hinzu.
Alexandersen, der feststellt, dass das Risiko eines Aufpralls äußerst gering ist, sagt, dass die Ergebnisse darüber sprechen, wie viel noch über unser Sonnensystem zu wissen bleibt. Er sagt voraus, dass mehr sichtbar werden, wenn Astronomen immer kleinere Objekte entdecken. "Wenn es einen 60 Kilometer langen Trojaner gibt, dann gibt es wahrscheinlich Dutzende von 1 Kilometer langen Trojanern", sagt er. "Wir können sie einfach noch nicht sehen."
