Асимметрия троянских астероидов Юпитера наконец может быть объяснена

Юпитер не одинок на своем орбитальном пути вокруг Солнца. Два гигантских роя астероидов попали в ловушку гравитационного взаимодействия между газовым гигантом и Солнцем, впереди и позади от Юпитера. Они находятся в окрестностях точек Лагранжа L4 и L5.

В этих роях, известных под общим названием троянские астероиды (трояны), на сегодняшний день астрономы идентифицировали более 12 000 астероидов, но есть любопытная загадка, которая сбивала ученых с толку: ведущий рой, известный как греки или рой L4, включает в себя значительно больше астероидов, чем идущие позади троянцы или L5, хотя обе группы кажутся одинаково стабильными.

Теперь у группы ученых есть ответ: изменение расстояния Юпитера от Солнца в начале существования Солнечной системы. В частности, движение от более близкого расстояния к своей текущей орбите.

«Мы предполагаем, что внешняя, с точки зрения расстояния до Солнца, быстрая миграция Юпитера может исказить конфигурацию троянских астероидов, что привело к более стабильным орбитам в рое L4, чем в рое L5», — говорят ученые.

«Этот механизм, который временно вызвал разные пути эволюции для двух групп астероидов, которые делят орбиту Юпитера, дает новое и естественное объяснение наблюдению, что астероидов L4 примерно в 1,6 раза больше, чем астероидов в рое L5.»

L4 и L5 относятся к точкам Лагранжа, гравитационно стабильным точкам, возникающим при взаимодействии двух тел. Каждая система двух тел имеет пять точек Лагранжа, в которых гравитационное взаимодействие между двумя телами уравновешивается центростремительной силой, необходимой для того, чтобы маленькое тело двигалось вместе с ними.

Три из этих точек лежат вдоль линии, соединяющей два больших тела. Оставшиеся две, L4 и L5, разделяют орбитальный путь меньшего из двух тел, L4 впереди и L5 позади.

Греки и троянцы Юпитера, согласно десятилетиям исследований, должны быть одинаково многочисленны. Эти две популяции имеют почти одинаковые свойства, связанные с их стабильностью и живучестью, но греки намного превосходят численностью троянцев. Чтобы выяснить, почему, ученые решили смоделировать раннюю эволюцию Юпитера, основываясь на так называемой ранней нестабильности планет-гигантов.

Эта теория предполагает, что Юпитер сформировался в другом месте, чем его нынешнее положение, но был вытеснен гравитационным влиянием другого планетарного тела в начале истории Солнечной системы.

Гипотеза, которая может решить несколько проблем с Солнечной системой, предполагает, что Юпитер двигался внутрь к Солнцу, а затем снова удалялся на свое нынешнее расстояние.

Согласно модели, асимметрия в популяции троянов может быть воспроизведена во время быстрой внешней миграции, во время которой троянцы теряются. Греки, с другой стороны, теряются во время внутренней миграции. Модель команды предполагает, что Юпитер мигрировал наружу больше, чем внутрь, что привело к увеличению населения греков.

Модель в ее нынешнем виде представляет собой довольно интересную отправную точку, но исследователи отмечают, что она относительно грубая. Будущие исследования могут быть направлены на создание более подробной модели, чтобы выяснить, связаны ли количество, порядок или продолжительность миграций с количеством троянов.

Текущая работа также не принимала во внимание потенциальное влияние Сатурна, Урана или Нептуна. Для более точного результата эти тела также надо включить в модель.

Идентификация большего количества троянов даст более точное описание популяции этих объектов, что также поможет уточнить будущие анализы, говорят ученые. Но линия исследования выглядит многообещающе.

Работы была опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.