Een rotsachtig, ijzig lichaam ter grootte van Rhode Island speelt de leider volgen met de zevende planeet vanaf de zon, zoemend langs de baan van Uranus een zesde van een revolutie voor de planeet. De carrosserie, tijdelijk QF99 2011 genoemd, is de eerste in zijn soort die met Uranus omcirkelt. Onderzoekers die rapporteren in het tijdschrift Science documenteren zijn detectie en tonen aan dat het waarschijnlijk niet de enige is, wat een duidelijker beeld belooft van het lopende flipperkastspel in de buitenwijken van het zonnestelsel.
Duizenden op dezelfde manier gepositioneerde lichamen zijn bekend rondom Jupiter; ze worden Trojaanse paarden genoemd omdat ze elk zijn vernoemd naar een mythologisch personage in de Trojaanse oorlog. Maar wetenschappers hadden geloofd dat de zwaartekracht rond Uranus en Saturnus , met name de aantrekkingskracht van Jupiter, soortgelijke metgezellen daar onwaarschijnlijk maakte.
Wat zijn Trojaanse paarden precies? Hun verhaal dateert uit de 18e eeuw, toen een beroemde wiskundige genaamd Joseph-Louis Lagrange een essay schreef over het probleem van drie lichamen, waarbij hij vijf posities identificeerde waar de zwaartekrachtseffecten van een lichaam rond een ander lichaam cirkelen (denk aan het Earth-Moon-systeem als een enkel lichaam dat rond de zon cirkelt) zou een derde kleiner lichaam in evenwicht kunnen houden. Wanneer deze zich op een van deze vijf Lagrange-punten bevindt, het derde lichaam lijkt stationair ten opzichte van de andere twee. Drie van deze vijf posities, L1, L3 en L3 genoemd, zouden onstabiel zijn - als het derde lichaam een beetje uit de koers zou raken van een van deze posities, zou het nooit van de misstap kunnen herstellen. L1 en L2 zijn ideale locaties voor het plaatsen van kunstmatige satellieten die de zon en de ruimte bestuderen, hoewel de banen van de ruimtevaartuigen constant moeten worden aangepast zodat ze op deze punten blijven.
Het Sun-Earth-systeem heeft vijf Lagrange-punten waar een derde kleinere massa stationair kan blijven ten opzichte van de zon en de aarde. L2 is de toekomstige thuisbasis van de James Webb Space Telescope, die uitkijkt over het universum. Afbeelding via NASA / WMAP Science Team
Maar op twee Lagrange-punten, genaamd L4 en L5, zou het lichaam naar achteren worden getrokken, ongeacht de richting waarin het dreef, waardoor het rond het punt slingerde als een turner op een hoge balk. In feite zouden meerdere lichamen - vele duizenden - rond elk punt in een langwerpig gebied van stabiliteit kunnen dansen dat zich vormt naar het baan van de planeet. Een van deze punten ligt 60 graden vooruit op dat baanpad en nog eens 60 graden achter.
Andere systemen met drie lichamen hebben dezelfde balanspunten en in 1906 vonden astronomen een asteroïde in het L4-gebied van de baan van Jupiter rond de zon, die het lichaam Achilles noemde. In de volgende jaren werden meer Trojaanse asteroïden ontdekt rond Jupiter's L4 en L5 en, meer recent, zijn Trojaanse paarden gevonden langs banen van andere planeten, waaronder Mars, Neptunus en zelfs de Aarde.
Maar er was tot nu toe niemand voor Uranus of Saturnus verschenen. Als onderdeel van een Canada-Frankrijk-Hawaii telescooponderzoek ontworpen om te zoeken naar kleine lichamen die rond de meest afgelegen planeet cirkelen, Neptunus, zag een team van astronomen de QF99 2011 in drie beelden die een uur van elkaar werden genomen op dezelfde plek van de hemel. De helderheid van het object suggereerde dat het 60 kilometer breed was en door zijn baan net zo ver als Uranus werd gespeld, maar verdere observaties in 2011 en 2012 onderscheidden het van een Centaur, een onstabiel ijzig lichaam dat rond de zon draait en soms kruist, maar niet volgt of lood, planetaire banen. De studie van het team toonde aan dat QF99 2011 voor Uranus opraakt als een hond aan de leiband: het was een L4 Trojan.
"Een Uraniaans Trojan was niet de focus van ons onderzoek", zegt Mike Alexandersen, een astronoom aan de Universiteit van British Columbia. "Toen we ons realiseerden wat het was, waren we van 'Whoa, wauw.'"
In tegenstelling tot de meeste andere bekende Trojaanse paarden, die hun huidige posities al vroeg tijdens de formatie van het zonnestelsel innamen, was de QF99 2011 waarschijnlijk eerst een Centaur en werd later op L4 gevangen, gevangen toen deze uit verder gelegen gebieden naar binnen lekte. Numerieke analyses van de details van de baan van de QF99 van 2011 suggereren dat het nog 70.000 jaar Trojan blijft voordat het na ongeveer een miljoen jaar verder gaat dan het L4-gebied van stabiliteit en zich weer bij de Centaurs voegt.
2011 QF99 is dus een tijdelijke Trojan. En simulaties van Alexandersen en zijn team , voor het eerst gerapporteerd in de nieuwe krant , vinden dat de QF99 2011 niet alleen staat. Ongeveer 3 procent van de kleine lichamen in het buitenste zonnestelsel deelt op elk willekeurig moment een baan met Neptunus of Uranus. "Er vliegen veel asteroïden en kometen rond het zonnestelsel, en veel van hen kruisen de banen van planeten en slechts een kleine fractie wordt gevangen, " zegt hij. Capture is “een gebeurtenis met een lage waarschijnlijkheid. Intuïtief dachten we dat het een nog lagere kans had. "
Terwijl de meer permanente Trojaanse paarden nogal wat te zeggen hebben over primordiale gevechten, kunnen de tijdelijke Trojaanse paarden - inclusief anderen die in een baan om Neptunus en de Aarde zijn ontdekt - informatie onthullen over de hoeveelheid Centauren die de onderwereld bevolken, bereiken precies hoe ze daar zijn gekomen en welke paden ze volgen.
"Die onstabiele objecten, de Centauren, worden vaak kometen uit de Jupiter-familie, waarvan vele de aarde naderen en uiteindelijk een impactdreiging kunnen vormen", zegt Jonti Horner, een astronoom aan de Universiteit van New South Wales die niet betrokken bij het onderzoek. "In staat zijn om die objecten te bestuderen wanneer ze ver van de zon zijn en daarom niet verborgen zijn door een cometaire coma, kan ons veel vertellen over kometen en andere objecten die de aarde kunnen bedreigen."
"Het is echt een opwindende ontdekking voor mij en voor andere mensen die naar de kleine lichamen van het zonnestelsel kijken, " voegde hij eraan toe.
Alexandersen, die opmerkt dat het risico op impact extreem laag is, zegt dat de resultaten spreken over hoeveel er nog over is om te weten over ons zonnestelsel. Hij voorspelt dat er meer zal worden onthuld naarmate astronomen steeds kleinere objecten blijven detecteren. "Als er één Trojan van 60 kilometer is, dan zijn er waarschijnlijk tientallen Trojaanse paarden van één kilometer", zegt hij. "We kunnen ze gewoon nog niet zien."
