Dalekohled WISE objevil prvního Trojana Země

V naší Sluneční soustavě se dosud podařilo objevit Trojany u čtyř planet. Největší počet má ve své moci Jupiter. Několik členů známe u Neptunu a Marsu a zvláštím případem je Saturn, který má poblíž libračních bodů dva měsíce.

Samozřejmě podle předpokladů by mohla mít své Trojany i Země, ale veškeré snahy a pátrání byly zatím marné. Hlavním důvodem je skutečnost, že vzhledem k malosti naší planety by měly být nevelké a tedy slabé. Navíc při pohledu ze Země jsou librační body v nepříznivé poloze, většinou na denní obloze.

Reálnou šanci na objev přinesla až družice Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), která od ledna 2010 do února 2011 uskutečnila infračervenou přehlídku celé oblohy. Více podrobností o projektu, architektuře a přístrojovém vybavení družice přinesl článek uveřejněný v Povětroni 3/2010.

Družice během skenování oblohy objevila stovky nových planetek a celou řadu komet. Tým vědců kolem Martina Connorse z Athabasca univerzity v Kanadě pak při analýze orbitálních elementů hledal planetky, které by mohly sdílet dráhu se Zemí, včetně Trojanů. Ve výsledku se podařilo najít dva kandidáty, 2010 SO16 a 2010 TK7. Obě tělesa jsou poměrně velká na objekty sdílející dráhu Země, mají v průměru několik set metrů. První z nich je "horseshoe orbiter" (podkovová dráha), planetka pohybující se v blízkosti Země po velmi zvláštní dráze, která připomíná právě koňskou podkovu. Planetka se snaží o přiblížení k Zemi, ale nikdy se nedostane přibližně pod 19 milionů km. Vždy je gravitačně "odpálkována" a pak to pomalu zkouší z druhé strany. Po nějaký čas se tedy pohybuje před Zemí a po nějaký čas za Zemí, přičemž posun z jedné strany na druhou trvá přibližně 175 let. Druhý z kandidátu byl na základě šestidenního oblouku dráhy klasifikován jako Trojan Země, první objevený zástupce svého druhu. Vzhledem k nepříznivé poloze na obloze byla planetka pozemským 3,6-m kanadsko-francouzsko-hawaiiským teleskopem znovunalezena až v dubnu 2011. Získaná astrometrická měření pak zpřesnila dráhu a především potvrdila, že planetka 2010 TK7 je skutečně prvním Trojanem naší planety.

V současné době se planetka nachází poblíž libračního bodu L4, ale simulace a různé klony orbitálních elementů napovídají, že se dráha dost mění. Planetka je v pasti a driftuje od Země přes L4 k libračnímu bodu L3 a zase zpět, přičemž jeden cyklus trvá 390 let. Planetka má také relativně velkou excentricitu e = 0,191, takže během roku se mění vzdálenost od Slunce v rozpětí 0,81 AU a 1,19 AU. Velký je i sklon dráhy i = 20,9º, takže se planetka významně pohybuje vůči rovině oběhu naší planety a to byl také hlavní důvod proč bylo planetku možné objevit. Družice WISE totiž neskenovala oblohu v elongaci menší něž 90º od Slunce.

Pohyb planetky je nyní docela dobře známý, ale výpočty do minulosti nebo do budoucnosti jsou značně omezené. Díky chaotičnosti jsou naše schopnosti předvídat přesnou polohu planetky omezené na 250 let. Nicméně v rámci limitů stanovených pozorováním můžeme díky celé řadě dynamických klonů diskutovat parametry dráhy v rozpětí přibližně 1800 let do minulosti a 5000 let do budoucnosti.

Klony ukazují i rozsah možného chování objektu, včetně přechodu na režim "horseshoe orbiteru" nebo přeskakování mezi Lagrangeovými body. Přičemž vyplývá, že větší planetky s velkým sklonem skutečně dokáží driftovat do libračního bodu L3, ale setrvat tam mohou jen krátkodobě, neboť je tato poloha značně nestabilní. Chaotické vlivy na dráhu planetky 2010 TK7 hrají velkou roli. Například pokud se nachází poblíž L3, mohou být gravitační vlivy Jupitera až 80-krát silnější než na Zemi.

Nejedná se ovšem o ojedinělý případ. Na základě analýzy množství klonů dráhy bylo přeskakování z jednoho libračního bodu na druhý poprvé předpovězeno a pozorováním potvrzeno u Trojanu planety Jupiter (1868) Thersites, kde velká excentricita vede k výletům v délce až do blízkosti libračního bodu L3.

Blízkozemní planetka 2010 TK7 by se mohla zdát jako ideální cíl pro přímý výzkum sondou. Podle absolutní jasnosti H = 20,7 mag. a albeda 0,129 se předpokládá průměr kolem 300 metrů. Nicméně velký sklon dráhy je velkou překážkou, která by kladla příliš velké nároky na palivo. Většina známých NEO vyžaduje delta V méně než 4 km/s, ale cesta k Trojanu by vyžadovala 9,4 km/s.

Elementy zajatce planety Země jsou následující: Epocha JD 2455600,500, poloosa a = 1,0004078 AU, excentricita e = 0,1908177, sklon i = 20,87984º, argument perihelia 45,86009º, délka 96,54190º a střední anomálie 20,30069º.

Je možné, že naše planeta drží ve své moci více Trojanů, ale nezbývá nic jiného než čekat na výsledky dalších projektů, který by mohly proskenovat oblohu i v menších elongacích od Slunce.

Konečná verze článku bude publikována v královéhradeckém astronomickém časopise Povětroň.

Informační zdroje:
[1] CONNORS, M., Wiegert, P., Veillet, Ch. Earth’s Trojan Asteroid. [online]. [cit. 2011-07-29].
[2] LEHKÝ, M. Wide-field Infrared Survey Explorer. Povětroň, 2010, roč. 18, č. 3, s. 8-11. ISSN 1213-659X. [online]. [cit. 2011-07-29].
[3] A Glimmer in the Eye of WISE. [online]. [cit. 2011-07-29].
[4] Korespondence členů CM-l comet mailing list