Впервые в точке либрации L5 на орбите Нептуна обнаружен троянский астероид. Он получил обозначение 2008 LC18. Соответствующую статью опубликовали в журнале Science от 13 августа два известных американских астронома — Скотт Шеппард (Scott Sheppard, www.dtm.ciw.edu/component/content/359?task=view) из Института Карнеги (Carnegie Institution, http://carnegiescience.edu/) и Чедвик Трухильо (Chadwick Trujillo) из Обсерватории Джемини (Gemini Observatory, www.gemini.edu) на Гавайях (см. www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/sci;science.1189666v1).
Напомним, что в системе двух массивных тел, обращающихся друг возле друга по почти круговым орбитам, существует пять выделенных точек, в которых тела со сравнительно небольшой массой могут оставаться неопределенно долгое время, если на них не действуют никакие другие силы, кроме гравитационных со стороны этих двух массивных тел. Разумеется, все эти «точки», получившие свое название в честь французского математика Жозефа Луи Лагранжа (Joseph Louis Lagrange), который первым проделал соответствующие вычисления в 1772 г., вращаются синхронно со всей системой. Все точки Лагранжа лежат в орбитальной плоскости. При этом первые три из них — L1, L2 и L3 — расположены на прямой, проходящей через оба массивных тела (они называются коллинеарными, и тела, помещенные туда, находятся в состоянии неустойчивого равновесия). А оставшиеся две точки либрации — L4 и L5 — расположены в вершинах равносторонних треугольников, основаниями которых служит отрезок, соединяющий два массивных тела. В частном случае, когда одно из тел гораздо массивнее другого, L4 и L5 лежат фактически на орбите менее массивного — на 60° впереди и позади него. Две эти точки называются треугольными или троянскими.
Собственно, свое название «троянцы» несут от первых подобных астероидов, обнаруженных в юпитерианских точках стабильности Лагранжа. В 1906 г. немецкий астроном Макс Вольф (Maximilian Franz Joseph Cornelius Wolf) открыл астероид 588 Ахиллес, а к настоящему времени у Юпитера обнаружено более четырех тысяч «троянцев». Общая же численность троянских астероидов Юпитера диаметром не менее километра может превышать миллион и вполне сопоставима с количеством астероидов аналогичных размеров из Главного пояса астероидов между орбитами Марса и Юпитера. По первоначальному соглашению, все эти астероиды получали имена мифологических героев Троянской войны и были разделены на две группы — Греки (опережают Юпитер на 60°) и собственно Троянцы (отстают от него на 60°). Позже подобные же астероиды в точках Лагранжа были обнаружены у Марса. Сходное явление выявлено и в системе Сатурна (в качестве пары массивных тел выступают в двух случаях крупнейшие сатурнианские спутники, а роль «троянцев» играют спутники помельче). У Земли «троянцев» обнаружить до сих пор не удалось, несмотря на тщательные поиски, однако, по не подтвержденным пока данным, в точках L4 и L5 системы Земля — Луна можно обнаружить разреженные скопления межпланетной пыли — облака Кордылевского (названы по имени польского ученого Казимира Кордылевского, наблюдавшего их в октябре 1956 г.).
Разумеется, «троянцы» не закреплены жестко в точках L4 и L5, а имеют собственные орбиты, но в системе, связанной с их «родительскими» планетами, испытывают периодические колебания: при смещении объекта возникают силы Кориолиса, которые искривляют траекторию так, что объект продолжает движение по устойчивой орбите возле точки либрации. «Троянцы» могли быть захвачены в «гравитационную ловушку» миллиарды лет тому назад — либо на ранних стадиях существования Солнечной системы, либо чуть позже, в ходе катастрофических миграций планет-гигантов.
За последнее десятилетие удалось отыскать шесть астероидов-троянцев» и на орбите Нептуна, однако все они находились в зоне L4, — т.е. двигались по своим орбитам впереди планеты (половину этих астероидов открыли как раз Шеппард и Трухильо). Найти «троянцев», двигающихся в «хвосте» Нептуна, оказалось несравненно сложнее, так как слабый свет, отраженный от этих объектов, терялся на фоне звезд центральной части Млечного Пути. На помощь астрономам пришли облака космической пыли, частично блокировавшие эту «засветку». Шеппард и Трухильо изучали изображения, полученные японским 8,2-метровым телескопом «Субару» (Subaru, www.naoj.org), установленным на вершине потухшего вулкана Мауна-Кеа на Гавайских островах (этой своеобразной Мекки астрономов разных стран). Орбиту 2008 LC18 (заметно выходящую за пределы орбитальной плоскости) удалось затем уточнить с помощью 6,5-метрового телескопа «Магеллан» (Magellan Telescope), находящегося в Чили.
Диаметр новонайденного объекта составляет порядка 100 км, и ученые предполагают наличие в той же зоне не менее 150 подобных объектов. Более того, таких крупных тел (крупнее 50 км) там вероятно даже больше, чем в самом Главном поясе астероидов.
Считается, что троянские астероиды Нептуна помогут ответить на вопросы о ранней эволюции Солнечной системы, происхождении комет и сами могут быть источниками короткопериодических комет, посещающих внутреннюю часть Солнечной системы раз в несколько сотен лет. Автоматизированные обзоры, обеспечивающие все более частые и подробные снимки неба (такие, как перспективный гавайский проект Pan-STARRS, http://pan-starrs.ifa.hawaii.edu), прекрасно подойдут и для охоты на астероиды на орбите Нептуна. Не исключено, что какого-нибудь из «троянцев» в точке L5 удастся зарегистрировать и летящему к Плутону зонду «Новые горизонты» (New Horizons), когда он пройдет через эту область.
Максим Борисов