經過十年搜尋 天文學家發現將在軌道上“跟隨”地球四千年的特洛伊小行星

在經過十年的搜索后,由來自阿利坎特大學和巴塞羅那大學宇宙科學研究所(ICCUB)的研究員Toni Santana-Ros領導的一個國際天文學家團隊證實了迄今為止已知的第二顆地球特洛伊小行星–2020 XL5的存在。這項研究的結果已經發表在《自然通訊》雜誌上。

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所有在太陽系周圍遊盪的天體都會感受到構建太陽系的所有其他大質量天體的引力影響,包括太陽和行星。如果只考慮地球-太陽系統,在牛頓萬有引力作用下,互相環繞運動的天體,存在5個平衡點,叫拉格朗日點,所有作用在位於這些點的天體上的力相互抵消。這些區域是非常穩定的區域。地球特洛伊小行星是圍繞太陽-地球系統的L4或L5拉格朗日點運行的小天體。

這些結果證實,2020 XL5是迄今為止已知的第二顆瞬態地球特洛伊小行星,一切都表明它將保持特洛伊狀態–即它將位於拉格朗日點–四千年,因此它被定性為瞬態。研究人員提供了對該天體體積的估計(直徑約一公里,比迄今已知的地球特洛伊小行星,即2010 TK7大,其直徑為0.3公里),並對火箭從地球到達該小行星所需的衝力進行了研究。

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儘管特洛伊小行星在其他行星上存在已有幾十年,如金星、火星、木星、天王星和海王星,但直到2011年才發現第一個地球特洛伊小行星。天文學家們描述了許多探測新的地球特洛伊小行星的觀測策略。該出版物的作者Toni Santana-Ros指出:“以前有許多尋找地球特洛伊小行星的嘗試,包括現場調查,如美國宇航局OSIRIS-Rex航天器進行的L4區域內的搜索,或日本宇宙航空研究開發機構Hayabusa-2任務進行的L5區域內的搜索。”他補充說,“到目前為止,所有的專門努力都未能發現這個群體的任何新成員。”

這些搜索的低成功率可以用從我們的星球上看到的環繞地球-太陽的L4或L5的天體的幾何形狀來解釋。這些天體通常可以在靠近太陽的地方觀測到。因此,在小行星升上地平線和日出之間的觀察時間窗口非常小。因此,天文學家將他們的望遠鏡對準天空中非常低的位置,那裡的能見度條件是最差的,而且在觀察的幾分鐘內,即將到來的太陽光使圖像的背景光飽和,這是個障礙。

為了解決這個問題,研究小組對能夠在這種條件下進行觀測的4米望遠鏡進行了搜索,他們最終從4.3米的Lowel Discovery望遠鏡(美國亞利桑那州)和由美國國家科學基金會的NOIRLab(智利Cerro Pachón)操作的4.1米SOAR望遠鏡上獲得了數據。

地球特洛伊小行星的發現是非常重要的,因為這些小行星可以保存太陽系形成早期條件的原始記錄,因為原始特洛伊小行星在形成過程中可能與行星共軌,它們為太陽系的動態演變增加了限制。此外,地球特洛伊小行星是未來潛在太空任務的理想候選者。

由於L4拉格朗日點與地球共享相同的軌道,它需要一個低的速度變化才能到達。這意味着航天器需要低能量預算來保持與地球的共同軌道,與地球保持一個固定的距離。 Santana-Ros總結說:“地球特洛伊小行星可以成為對太陽系進行高級探索的理想基地;它們甚至可以成為資源的來源。”

發現更多的特洛伊小行星將增強科學家們對這些未知天體動態的了解,並將更好地理解使它們成為瞬態的力學原理。

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