وجود یک سیارک تروجان عظیم در مدار زمین به دور خورشید تأیید شد

دانشمندان وجود سیارک تروجان عظیم در مدار زمین به دور خورشید را تأیید کردند که می‌تواند منبعی غنی از مواد معدنی و بازگوکننده‌ی اسرار اولیه‌ی منظومه‌ی شمسی باشد.

با کمک چندین تلسکوپ زمینی، ستاره‌شناسان موفق شدند وجود دومین سیارک تروجان شناخته شده‌ی زمین را تأیید کنند و دریافتند که این جرم بسیار بزرگ‌تر از سیارک اولیه است. یک تروجان زمین، سیارکی است که جلوتر یا عقب‌تر از زمین قرار دارد و در همان مداری که زمین می‌پیماید به دور خورشید می‌گردد.

کشف سیارک

این سیارک با نام «ایکس‌ال۵ ۲۰۲۰» (XL5 2020) در سال ۲۰۲۰ توسط تلسکوپ پیمایشی «پن‌استارز ۱» (Pan-STARRS1) کشف شد اما در آن زمان ستاره‌شناسان مطمئن نبودند که آیا این یک سیارک تروجان زمین است یا خیر. در ادامه اما تلسکوپ «سوار» (SOAR) شیلی که توسط «آزمایشگاه ملی پژوهش‌های نجوم نوری-فروسرخ» (NOIRLab) اداره می‌شود، به تأیید اینکه یک تروجان زمینی است کمک کرد و مشخص شد که عرض آن بیش از یک کیلومتر و تقریبا سه برابر بزرگ‌تر از دیگر تروجان زمینی شناخته شده است.

برای تشخیص دقیق سیارک تازه کشف شده‌ی ۲۰۲۰ XL5، اخترشناسان به سرپرستی «تونی سانتانا-روس» (Toni Santana-Ros) از دانشگاه آلیکانته و مؤسسه‌ی علوم کیهانی دانشگاه بارسلونا آن را با استفاده از تلسکوپ ۴٫۱ متری «پژوهش‌های اخترفیزیکی جنوبی» (Southern Astrophysical Research) رصد کردند. مدار و اندازه‌ی آن در نتایج به‌دست آمده تأیید می‌کند که ۲۰۲۰ XL5 یک تروجان زمین است که در مداری مشابه سیاره‌ی ما دور خورشید می‌چرخد و بزرگ‌ترین تروجان زمینی کشف شده تا کنون به‌شمار می‌رود.

محل دیده شدن سیارک تروجان XL5 2020 در آسمان شیلی
Credit: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

«سزار بریسنیو» (Cesar Briceño) از NOIRLab بنیاد ملی علوم که در مارس ۲۰۲۱ به انجام مشاهدات با تلسکوپ SOAR در رصدخانه‌ی CTIO کمک کرد و یکی از نویسندگان مقاله‌ی منتشر شده در نشریه‌ی «نیچر کامیونیکیشنز» (Nature Communications) گفت: «تروجان‌ها اجرامی هستند که در مداری مشترک با یک سیاره قرار دارند و در اطراف یکی از دو ناحیه‌ی تعادل گرانشی در امتداد مدار سیاره که یه نقاط لاگرانژی معروف هستند، خوشه‌بندی شده‌اند.»

سیارک‌های تروجان

در منظومه‌ی شمسی چندین سیاره سیارک‌های تروجان دارند، از جمله مشتری بیش از ۵۰۰۰ سیارک تروجان شناخته شده دارد و در ماه‌های گذشته، فضاپیمای «لوسی» (Lucy) ناسا برای کاوش شماری از آن‌ها پرتاب شد. این سیارک‌ها به‌عنوان فسیل‌های منظومه‌ی شمسی شناخته می‌شوند و دارای اطلاعات ارزشمندی از زمان شکل‌گیری منظومه‌ی ما هستند. سیاره‌های ناهید، مریخ، اورانوس و نپتون هم سیارک های تروجان دارد. اما ۲۰۲۰ XL5 تنها دومین سیارک شناخته شده‌ی تروجان کشف شده در نزدیکی زمین است.

مشخصات ۲۰۲۰ XL5

تلسکوپ ۴٫۳ متری «لووِل دیسکاوری» (Lowell Discovery) در رصدخانه‌ی لوول آریزونا و توسط ایستگاه زمینی نوری ۱ متری آژانس فضایی اروپا در تنریف جزایر قناری هم به رصد این سیارک پرداخت. این داده‌ها هم تأیید کرد ۲۰۲۰ XL5 که در ۱۲ سپتامبر ۲۰۲۰ (۲۲ شهریور ۱۳۹۹) توسط تلسکوپ پیمایشی پن‌استارز۱ در هاوایی کشف شد، بسیار بزرگ‌تر از نخستین تروجان زمینی کشف شده به نام «تی‌کی۷ ۲۰۲۱» (TK7 2010) است. پژوهشگران دریافتند که ۲۰۲۰ XL5 قطری حدود ۱٫۲ کیلومتر دارد که تقریبا سه برابر قطر سیارک تروجان قبلی با حدود ۴۰۰ متر است.

هنگامی کشف ۲۰۲۰ XL5 مدار آن به دور خورشید، به اندازه‌ی کافی شناخته شده نبود که بتوان گفت آیا فقط یک سیارک نزدیک به زمین است که از مدار مشترک با زمین می‌گذرد یا یک تروجان واقعی است. اما اندازه‌گیری‌های SOAR به اندازه‌ای دقیق بود که تیم سانتا-روس پس از آن توانستند به عقب بازگردند و سیارک ۲۰۲۰ XL5 را در تصاویر آرشیوی ۲۰۱۲ تا ۲۰۱۹ که به‌عنوان بخشی از بررسی انرژی تاریک با استفاده از «دوربین انرژی تاریک» (DECam) در تلسکوپ ۴ متری «ویکتور مانوئل بلانکو» (Víctor M. Blanco) شیلی گرفته شده بود، دنبال کنند. با تقریبا ۱۰ سال داده‌ی دردسترس این تیم پژوهشی توانست درک ما از مدار سیارک را به میزان قابل‌توجهی بهبود ببخشد.

نقاط لاگرانژی خورشید-زمین که نقاط پایدار گرانشی میان دو جرم هستند. سیارک تروجان XL5 2020 در نقطه‌ی L4 قرار دارد.
Credit:
NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva, Acknowledgment: M. Zamani (NSF’s NOIRLab)

اگرچه مطالعات دیگر هم شناسایی سیارک تروجان را تأیید می‌کنند، اما نتایج جدید این تأیید را بسیار قوی‌تر پیش می‌برد و تخمین‌هایی از اندازه‌ی ۲۰۲۰ XL5 و نوع سیارک آن ارائه می‌دهد. سانتا-روس گفت: «داده‌های SOAR به ما امکان می‌دهد تا نخستین تحلیل فتومتریک این جرم را انجام دهیم و دریابیم که ۲۰۲۰ XL5 احتمالا یک سیارک با اندازه‌ای بزرگ‌تر از یک کیلومتر از نوع C است که مقدار زیادی کربن دارد و رایج‌ترین نوع سیارک در منظومه‌ی شمسی محسوب می‌شود.»

این یافته‌ها همچنین نشان داد که ۲۰۲۰ XL5 برای همیشه یک سیارک تروجان باقی نخواهد ماند. این سیارک حداقل تا ۴۰۰۰ سال دیگر در موقعیت خود ثابت می‌ماند اما در نهایت از نظر گرانشی ناپایدار می‌شود و با فرار به سوی فضا سرگردان خواهد شد.

سیارک‌های تروجان زمینی ناشناخته

از سوی دیگر ۲۰۲۰ XL5 و TK7 2010 ممکن است تنها نباشند و شاید تروجان‌های زمینی بسیار بیشتری وجود داشته باشند که تا کنون شناسایی نشده‌اند زیرا این اجرام در آسمان نزدیک به خورشید دیده می‌شوند. بنابراین جست‌وجو و رصد تروجان‌های زمین باید نزدیک به طلوع یا غروب خورشید انجام شود که با قرارگیری تلسکوپ‌ها نزدیک به افق و رصد از میان ضخیم‌ترین قسمت جو، شرایط دید بسیار نامطلوبی ایجاد می‌شود. SOAR قادر بود تا ۱۶ درجه بالاتر از افق را نشان دهد، در حالی که بسیاری از تلسکوپ‌های ۴ متری و بزرگ‌تر قادر به هدف‌گیری با چنین دقتی نیستند.

بریسنیو گفت: «این‌ها مشاهدات بسیار چالش‌برانگیزی بودند و به تلسکوپی نیاز داشتند که در پایین‌ترین حد ارتفاعی خود، اجرام را به‌درستی ردیابی کند، زیرا این سیارک در سپیده‌دم در افق غربی ارتفاع بسیار پایینی داشت. با این وجود اهمیت کشف تروجان‌های زمین، به تلاش گسترده برای یافتن آن‌ها می‌ارزد. چون آن‌ها از مواد اولیه‌ای ساخته شده‌اند که قدمتشان به زمان تولد منظومه‌ی شمسی بازمی‌گردد و می‌توانند نمایانگر برخی از بلوک‌های سازنده‌ی سیاره‌ی ما باشند و به همین دلیل هدف‌های جذابی برای مأموریت‌های فضایی آینده به‌شمار می‌روند.

به گفته‌ی بریسنیو «اگر بتوانیم تروجان‌های زمینی بیشتری کشف کنیم و اگر برخی از آن‌ها انحراف مداری کمتری داشته باشند، ممکن است دسترسی ما به آن‌ها حتی از دسترسی به ماه هم ارزان‌تر تمام شود. بنابراین می‌توانند به پایگاه‌های ایدئال برای کاوش‌های پیشرفته‌ی منظومه‌ی شمسی تبدیل شوند یا حتی می‌توانند ذخایری از منابع معدنی باشند.»

عکس کاور: طرحی گرافیکی از سیارک تروجان ۲۰۲۰ XL5
Credit: OIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine

منبع: SciTechDaily