Троянские астероиды делятся на две группы: Греки и Троянцы. Греки движутся вокруг Солнца синхронно с Юпитером на 60° впереди него в окрестностях точки Лагранжа L₄ системы Юпитер–Солнце. Троянцы движутся аналогично, но на 60° позади Юпитера в окрестностях точки Лагранжа L₅. К настоящему времени суммарно их открыто около 15 тысяч, причём Греков примерно в 2 раза больше Троянцев. О десяти самых крупных троянских астероидах Юпитера подробно рассказывалось в видео, опубликованном в марте 2024 года.

Хильды – это группа астероидов, движущихся вокруг Солнца в орбитальном резонансе 3:2 с Юпитером. Это означает, что каждый астероид этой группы делает 3 оборота вокруг Солнца за точно такое же время, за которое Юпитер делает 2 оборота. Их известно около 7 тысяч. Каждый из них движется по эллиптической орбите, задерживаясь в окрестностях одной из трёх точек Лагранжа системы Юпитер–Солнце. Две из них (L₄ и L₅) упоминались ранее, третья (L₃) располагается на орбите Юпитера в противоположной от него точке. Хильды задерживаются в вершинах треугольника, поскольку там они проходят афелии своих орбит. Скорость их движения в этих трёх точках минимальна, поэтому и концентрация астероидов там выше. В отличие от Троянских астероидов, каждый объект группы Хильды не связан ни с одной из трёх точек Лагранжа. Но при этом он последовательно проходит через каждую из них.

Скачать видео в хорошем качестве можно здесь.

Первый троянский астероид Земли был открыт лишь в 2010 году, его обозначение 2010 TK₇. Его орбита умеренно вытянута и наклонена к плоскости орбиты Земли почти на 21 градус. Обнаружить этот тусклый объект с поперечником всего лишь около 380 метров удалось с помощью космического телескопа WISE. В 2020 году был открыт второй троянский астероид Земли – 2020 XL₅. Его орбита более вытянута, чем у первого, но наклонена на 14 градусов к плоскости эклиптики. Второй астероид крупнее первого, его размер около 1200 метров. Но обнаружить его оказалось ещё сложнее из-за бо́льшего расстояния до него от Земли.

2010 TK₇ и 2020 XL₅ делают полный оборот вокруг Солнца практически за то же самое время, что и Земля, то есть за один год. Оба астероида постоянно находятся в окрестностях орбиты нашей планеты. Земля движется вслед за этими астероидами, причём средняя дистанция до них практически не меняется. Так как вращение астероидов 2010 TK₇ и 2020 XL₅ вокруг Солнца синхронизировано с вращением Земли, то спустя год они оказываются в той же точке неба, что и годом ранее. По этой причине траектории их движения относительно Земли оказываются практически замкнутыми.

Обе траектории напоминают деформированное велосипедное колесо, только траектория 2020 XL₅ обладает бо́льшими размерами. Похожую траекторию относительно нашей планеты имеют и другие астероиды, находящиеся в орбитальном резонансе 1:1 с Землёй, например, Круитни. Однако Круитни не является троянским астероидом Земли, его можно считать квазиспутником нашей планеты. Объект считается троянским астероидом Земли, если он находится в окрестностях одной из точек Лагранжа системы Земля–Солнце: L₄ или L₅.

Точка Лагранжа L₄ движется по орбите Земли на 60 градусов впереди нашей планеты, точка L₅ – на 60 градусов позади неё. Особенность точки Лагранжа состоит в том, что в ней относительно стабильно может находиться третье тело с малой массой. Когда говорят, что астероид находится в точке Лагранжа, это не означает, что он зафиксирован в этой точке. Это означает, что небесное тело совершает колебания относительно этой точки. Траектории астероидов 2010 TK₇ и 2020 XL₅ относительно точки L₄ системы Земля–Солнце также являются практически замкнутыми.

В окрестностях точек Лагранжа Земли наверняка присутствуют и другие астероиды, которые пока не удалось обнаружить. Проблема в том, что точки L₄ и L₅ находятся от Земли на таком же расстоянии, что и Солнце: это около 150 млн км. С такого расстояния небольшие астероиды с размерами до одного километра обнаружить очень сложно. К тому же угол между Солнцем и любой из этих точек составляет 60 градусов. Наблюдать эту область пространства с поверхности Земли затруднительно, так как с наступлением темноты она оказывается низко над горизонтом. В точке L₅ троянские астероиды Земли пока не обнаружены, но в ней наблюдается большое скопление космической пыли. Точки Лагранжа системы Земля–Солнце, благодаря их особенностям, активно используются космическими аппаратами. Поэтому дальнейшие поиски троянских астероидов Земли представляют интерес для науки.

В этом видео вы можете наблюдать смоделированный пояс астероидов. Если в предыдущем видео показывались только 83 тысячи крупнейших астероидов, то в этом удалось изобразить все известные астероиды. Таким образом, каждая движущаяся точка на экране – это один из почти полутора миллионов астероидов. И каждая из этих точек движется по вычисленной траектории, соответствующей реальной орбите астероида.

Троянские астероиды движутся в окрестностях орбиты Юпитера, но не являются его спутниками. Они вращаются по своим орбитам вокруг Солнца, но газовый гигант оказывает на них значительное влияние. Эти астероиды названы в честь героев Троянской войны. Часть из них располагается впереди газового гиганта, другая часть – позади него.

Первая группа астероидов (те, что впереди Юпитера) называется «греки», в ней насчитывается более 4 тысяч астероидов. В этом видео представлены пять астероидов этой группы: Гектор, Агамемнон, Ахиллес, Диомед и Одиссей. Они находятся в точке Лагранжа L₄ системы Солнце–Юпитер. Эта точка находится на орбите Юпитера, на 60 градусов впереди него. Солнце, Юпитер и точка Лагранжа L₄ находятся в вершинах равностороннего треугольника. Астероиды этой группы решили называть именами греческих героев Троянской войны. Гектор является исключением из этого правила, так как его открыли до того, как сложилась такая традиция.

Вторая группа астероидов (те, что позади Юпитера) называется «троянцы» и содержит более 2 тысяч астероидов. В анимации показаны пять представителей этой группы: Патрокл, Ментор, Парис, Деифоб и Эней. Они располагаются в точке Лагранжа L₅. Эта точка также находится на орбите Юпитера, но на 60 градусов позади него. Таким образом, Солнце, Юпитер и точка Лагранжа L₅ также находятся в вершинах равностороннего треугольника. Астероиды этой группы решили называть именами защитников Трои. Здесь исключением является Патрокл, так как его (так же как и Гектора) открыли до того, как сложилась эта традиция.

Орбиты представленных троянских астероидов близки к круговым, но имеют очень разную ориентацию в пространстве. Каждый из троянских астероидов Юпитера (а их известно более 6 тысяч) имеет примерно один и тот же размер большой полуоси орбиты. И он близок к размеру большой полуоси орбиты Юпитера. А это значит, что все они делают оборот вокруг Солнца примерно за то же время, что и Юпитер. Особенность точек Лагранжа системы двух крупных тел состоит в том, что в них достаточно стабильно может находиться третье тело с малой массой. Относительно этих точек троянские астероиды движутся по очень причудливым траекториям, при этом амплитуда их колебаний измеряется сотнями миллионов километров. Траектории движения троянских астероидов Юпитера относительно точек Лагранжа L₄ и L₅ наглядно показаны в этом видео.

Также анимация демонстрирует, как выглядят траектории троянских астероидов относительно Юпитера. На большом промежутке времени они то приближаются по спирали к Юпитеру, то удаляются от него.

Моделирование и визуализация выполнены автором этой публикации с помощью программного обеспечения собственной разработки. При расчетах учитывалось взаимное влияние друг на друга Солнца, всех планет Солнечной системы, Луны и десяти астероидов. Также при расчете учитывались релятивистские эффекты.

Смотрите это видео с субтитрами на русском языке.

Есть две группы троянских астероидов Юпитера. Астероиды этих групп расположены в точках Лагранжа L₄ и L₅ системы Солнце–Юпитер. Точка Лагранжа L₄ находится на орбите Юпитера на 60 градусов впереди него. Солнце, Юпитер и точка Лагранжа L₄ находятся в вершинах равностороннего треугольника. Особенность точки Лагранжа состоит в том, что в ней относительно стабильно может находиться третье тело с малой массой. Другая точка Лагранжа L₅ также находится на орбите Юпитера, но на 60 градусов позади него. В лагранжевой точке L₄ располагаются Гектор, Агамемнон, Ахиллес и другие представители группы троянских астероидов, которая называется «греки». В другой точке L₅ находятся Патрокл, Ментор, Парис и другие астероиды группы, которая называется «троянцы». Сейчас известно уже более шести тысяч троянских астероидов Юпитера. Причём греков в L₄ почти в два раза больше, чем троянцев в L₅.

Когда говорят, что астероид находится в точке Лагранжа, это не означает, что он зафиксирован в этой точке. Это означает, что астероид совершает колебания относительно этой точки. Амплитуда колебаний астероида Гектор относительно точки Лагранжа превышает 300 млн км. Если рассматривать траекторию движения астероида Гектор относительно Юпитера, видно, что астероид то приближается к планете-гиганту, то удаляется от него. При этом плоскость траектории также совершает колебания. Относительно же точки Лагранжа L₄ Юпитера, астероид в процессе своих колебаний рисует особенно причудливую линию. Траектории наглядно показаны в этой анимации.

В настоящее время к точке Лагранжа L₄ движется космический аппарат «Люси», который должен будет достигнуть её в 2027 году. «Люси» будет исследовать несколько астероидов точки L₄ Юпитера. Затем она должна будет выполнить гравитационный манёвр у Земли, после чего отправиться к точке L₅ Юпитера, которую достигнет к 2033 году.

В следующей анимации также показывается траектория астероида Гектор относительно точки Лагранжа, но более подробно. Путь астероида отображается на гораздо более длительном интервале времени, чтобы показать, насколько он сложен. Траектория астероида кажется хаотичной, но в то же время в его движении можно увидеть и некоторые закономерности. Траектория не является замкнутой даже на очень и очень большом интервале времени. Но в то же время Гектор в процессе своего движения относительно точки L₄ не выходит за пределы некоторой области. Это видео также смотрите с субтитрами на русском языке:

Моделирование и визуализация выполнены автором этой публикации с помощью программного обеспечения собственной разработки. При расчетах учитывалось взаимное влияние друг на друга Солнца, всех планет Солнечной системы, Луны и астероида. Также при расчете учитывались релятивистские эффекты.