Seltsame Dinge geschahen im äußeren Sonnensystem

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Der größte Planet unseres Sonnensystems, Jupiter, ist mit bunten, clownartigen Bands geschmückt und wird von wirbelnden purpurroten Stürmen durchzogen. Er ist wirklich der planetarische Monarch der fabelhaften Familie unserer Sonne. Dieser prächtige Streifengardist hat wie andere Monarchen ein hingebungsvolles Gefolge von Anhängern, die jede seiner Bewegungen begleiten, während sie sich um unsere Sonne bewegt. Das Jovian Trojaner Asteroiden sind eine große Gruppe von felsigen Anhängern, die die Umlaufbahn ihres Planeten gemeinsam nutzen und zwei unterschiedliche stabile Gruppen bilden – eine Gruppe, die in ihrer Umlaufbahn dem Planeten vorausgeht, während die andere von hinten folgt. Im September 2018 haben Planetenwissenschaftler an der Southwest Research Institute (SwRI) in San Antonio, Texas, kündigten ihre neuen Erkenntnisse an, die die wahre Natur eines ungewöhnlichen und entzückenden Duos von zeigen Jupiter-Trojaner Ihre neue Studie deutet auf eine uralte planetare Umwälzung und konsequente Umgestaltung unseres Sonnensystems hin, als es noch ziemlich jung war und sich bildete.

Das Trojanische Asteroiden sind nach Helden benannt, die in den klassischen griechischen Epen, dem Ilias und das Odyssee, beide Homer zugeschrieben. Das Duo von Trojanische Asteroiden studiert von SwRI Wissenschaftler tragen die sagenhaften Namen von Petroclus und Menoetius. Das Duo ist auch ein Ziel der bevorstehenden NASA Lucy-Mission Ziel ist es, die felsigen Anhänger des größten Planeten unseres Sonnensystems zu erkunden.

Petroclus und Menoetius sind beide ungefähr 70 Meilen breit und umkreisen sich gegenseitig, während sie um ihren Planeten kreisen und beide sklavisch an ihre umherziehende riesige Welt gebunden sind. Sie sind das einzige große Binärsystem, das bekanntermaßen unter den zwei schweren Populationen von existiert Trojanische Asteroiden.

"Das Trojaner wurden wahrscheinlich während einer dramatischen Phase dynamischer Instabilität erbeutet, als es zu einem Gefecht zwischen den riesigen Planeten des Sonnensystems – Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun – kam ", stellte Dr. David Nesvorny am 10. September 2018 fest SwRI-Pressemitteilung. Dr. Nesvorny, der der SwRIist der Hauptautor der Arbeit, die diese neue Studie unter dem Titel beschreibt: Nachweis für sehr frühe Migration der Planeten des Sonnensystems aus dem Trojaner Patroclus-Menoetius Binary Jupiter, in der Zeitschrift veröffentlicht Natur-Astronomie.

Diese uralte planetarische Neuordnung unseres Sonnensystems drängte das Duo Eisriesen Uranus und Neptun nach außen, wo sie auf eine große Population von Urkörpern aus kleinen Körpern trafen, von denen man annimmt, dass sie die Vorfahren von heute sind Kuiper-Gürtelobjekte (KBOs), die um unseren Stern in den äußeren Grenzen unseres Sonnensystems tanzen. Das Kuiper Gürtel ist die ferne, kalte Heimat einer gefrorenen Menge von Kometenkernen, Zwergplaneten und winzigen eisigen Leckerbissen. In dieser fernen Region des ewigen Zwielichts wirft die Sonne ihre schwachen Feuer so weit weg, dass sie wie ein besonders großer Stern am Himmel hängt, der mit unzähligen anderen Sternen durch ein dunkles Himmelsmeer segelt. Der Zwergplanet Pluto ist einer der größten bekannten KBOs.

"Viele kleine Körper dieses Ursprünglichen Kuiper Gürtel wurden nach innen gestreut, und einige davon wurden als eingeschlossen Trojanische Asteroiden,Nesvorny fügte hinzu. Jupiter und der schöne "Herr der Ringe", Saturn, sind es Gasriesen. Im Gegensatz dazu sind die äußeren Nachbarn des Sonnensystems, Uranus und Neptun, Eisriesen. Die beiden Giganten sind viel größer als das Duo unseres Sonnensystems Eisriesenund sie haben auch viel dickere gasförmige Umschläge. Der Kleinere Eisriesen Man nimmt an, dass es größere feste Kerne gibt, die von dünneren gasförmigen Atmosphären umgeben sind, als solche, die sowohl Jupiter als auch Saturn umhüllen. Auch die Gasriese Paar enthält möglicherweise nicht einmal feste Kerne, kann aber zusammengesetzt sein vollständig von Gasen und Flüssigkeiten.

Das Jupiter-Trojaner sind dunkel und zeigen ohne Merkmale rötliche Spektren. Aufgrund ihrer Spektren gibt es keinen eindeutigen Beweis für das Vorhandensein von Wasser oder einer anderen spezifischen Verbindung auf ihrer Oberfläche. Viele Planetenwissenschaftler schlagen jedoch vor, dass sie eingeschlossen sind TholinsDies sind organische Polymere, die durch Strahlung unserer Sonne gebildet werden. Das Jupiter-Trojaner Anzeigedichten (basierend auf Studien der Binärdateien oder Rotation Lichtkurven), die variieren, und man nimmt an, dass sie in den frühen Stadien der Evolution unseres Sonnensystems – oder vielleicht etwas später – während der Migration der Riesenplaneten gravitativ in ihre aktuellen Umlaufbahnen geraten waren.

Alle Sterne, einschließlich unserer eigenen Sonne, werden umgeben von einer wirbelnden, wirbelnden Scheibe aus Gas und Staub geboren, die als a bezeichnet wird protoplanetare Akkretionsscheibe. Diese Ringe umschließen Babysterne und enthalten die wichtigen Bestandteile, aus denen eine Gefolge von Planeten sowie kleineren Objekten entstehen letztendlich.

Unser Sonnensystem sowie andere Systeme, die Sterne jenseits unserer Sonne umgeben, entwickeln sich, wenn ein extrem dichter und relativ kleiner Blob in den gewellten Falten eines dunklen, kalten Riesen steckt molekulare Wolke– kollabiert gravitativ unter seiner eigenen unnachgiebigen und erbarmungslosen Anziehungskraft. Diese riesigen, wunderschönen und wogenden Wolken bewohnen unsere Milchstraßen-Galaxie in großer Zahl, als wären sie liebliche schwebende Phantome, die durch den Raum zwischen Sternen schwebten. Diese dunklen Wolken dienen als fremder Geburtsort von Säuglingssternen.

Der größte Teil des kollabierenden Klecks sammelt sich in der Mitte und zündet schließlich als Ergebnis Kernfusion Reaktionen – und ein Stern ist geboren. Was vom Gas und Staub des einstigen Klecks übrig bleibt, wird der protoplanetare Akkretionsscheibe aus einem Sonnensystem bildet. In den frühesten Phasen, z Akkretionsplatten sind beide extrem massiv und sehr heiß, und sie können um ihren jugendlichen Stern bleiben (protostar) so lange wie zehn Millionen Jahre.

Zu der Zeit hat ein Stern wie unsere Sonne die erreicht T Tauri Die extrem heiße, massive umgebende Scheibe ist in ihrem Kleinkindalter dünner und kühler geworden. EIN T Tauri Stern kann mit einem menschlichen Tot verglichen werden. Diese Sternkinder sind variable Sterne und im zarten Alter von nur 10 Millionen Jahren extrem aktiv. T Tauris werden mit großen Durchmessern geboren, die um ein Vielfaches größer sind als der Durchmesser unserer heutigen Sonne. Jedoch, T Tauris sind im Akt des Schrumpfens. Im Gegensatz zu Menschen, T Tauris schrumpfen, wenn sie groß werden. Zu dem Zeitpunkt, an dem ein stellarisches Kleinkind diesen Entwicklungsstand erreicht hat, kondensieren weniger flüchtige Materialien nahe dem Zentrum der wirbelnden umgebenden Scheibe und bilden extrem klebrige und rauchähnliche Staubbewegungen. Diese "klebrigen" Staubpartikel enthalten kristalline Silikate.

Die kleinen Staubkörner kollidieren schließlich in der überfüllten Scheibenumgebung und kleben sich aneinander, wodurch immer größere Objekte entstehen – von Kieselsteinen über Gebirgsgrößen bis zu Asteroiden- und Kometengrößen bis zum Mond -Größe auf Planetengröße. Diese wachsenden Objekte werden zu einer ursprünglichen Population von Sternsystemen planetesimals, das sind die Bausteine ​​der Planeten. Was bleibt von einer starken Bevölkerung von planetesimalsNach der Ära der Planetenentstehung können sich Milliarden von Jahren um ihre Elternsterne verweilen, nachdem sich ein ausgereiftes System gebildet hat – wie beispielsweise unser eigenes Sonnensystem. In unserem eigenen Sonnensystem Kometen und Asteroiden sind Überreste des Urbildes planetesimals.

Der Begriff "trojan" wird allgemein verwendet, um auf andere kleine Sonnensystemkörper Bezug zu nehmen, die ähnliche Beziehungen zu größeren Körpern aufweisen. Zum Beispiel gibt es Marsmenschen Trojaner und Neptun Trojaner. Darüber hinaus hat der Gasriese Planet Saturn eine Gefolge von Trojaner Monde In der Tat hat die NASA kürzlich die Entdeckung eines Erde-Trojaner! Der Begriff Trojaner Asteroid selbst wird allgemein verstanden, um sich spezifisch auf das zu beziehen Jupiter-Trojaner weil der erste Trojaner wurden in der Nähe des Jupiter-Orbits entdeckt – und Jupiter ist auch derzeit der mit Abstand bekannteste Trojaner

Geschichte der Jagd

1772 prognostizierte der italienisch-französische Mathematiker Joseph-Louis Lagrange (1736-1813), dass ein kleiner Körper, der einen Orbit mit einem Planeten teilt, indem er sich 60 Grad vor oder hinter ihm befindet, gravitativ gefangen wird, wenn er sich in der Nähe bestimmter Punkte befindet (Lagrange-Punkte). Lagrange, der seine Vorhersage auf ein Drei-Körper-Problem gestützt hat, zeigte, dass der in der Schwerkraft eingeschlossene Körper sich langsam um den Gleichgewichtspunkt in dem, was er als Hufeisen- oder Kaulquappenbahn bezeichnet hat, libriert. Diese führen und folgen Lagrange-Punkte heißen die L4 und L5 Lagrange Punkte. Die ersten Asteroiden, die eingefangen werden Lagrange-Punkte wurden mehr als ein Jahrhundert entdeckt, nachdem Lagrange seine Hypothese angekündigt hatte. Die mit Jupiter verbundenen Personen waren die ersten, die beobachtet wurden.

Relativ zu ihrem riesigen Hostplaneten Jovian Trojaner libriert um einen der beiden stabilen Jupiters Lagrange-Punkte: L4 das ist 60 Grad vor Jupiter in seiner Umlaufbahn, und L5 das ist 60 Grad hinter.

Der amerikanische Astronom E. E. Barnard (1857-1923) führte die erste aufgezeichnete Beobachtung von a Trojaner. (12126) 1999 RM11 (erkannt als A904 RD zum Zeitpunkt ihrer Entdeckung), 1904. Weder Barnard noch andere Astronomen verstanden jedoch seine Bedeutung zu dieser Zeit. In der Tat glaubte Barnard fälschlicherweise, er habe den vor kurzem entdeckten Saturn-Kleinmond entdeckt Phoebe, das war nur zwei Bogenminuten zu dieser Zeit am Himmel. Barnard vermutete alternativ die Möglichkeit, dass dieses winzige Objekt ein Asteroid war. Die rätselhafte Identität des fremden Objekts wurde schließlich verstanden, als 1999 seine wahre Umlaufbahn berechnet wurde.

Die erste zuverlässige Erkennung von a Trojaner ereignete sich im Februar 1906, als der deutsche Astronom Max Wolf (1863-1932) von der Staatssternwarte Heidelberg – Königstuhl einen Asteroiden an der Westküste Deutschlands entdeckte L4 Lagrange-Punkt des Sun-Jupiter-Systems. Das Objekt wurde schließlich nach dem legendären trojanischen Kriegshelden benannt 588 Achilles. In der Zeit von 1906 bis 1907 ein anderes Duo von Jupiter-Trojaner wurden von einem anderen deutschen Astronomen August Kopff (1882-1960) entdeckt. Das neu entdeckte Paar wurde nach den trojanischen Kriegshelden benannt 624 Hektor und 617 Patroclus. Hektor, mögen Achillesgehörte zu den L4 Bevölkerung – "Jupiter voraus" auf seiner Umlaufbahn. Im Gegensatz, Patroklos wurde der erste Trojaner bekannt, um am zu wohnen L5 Lagrange-Punkt befindet sich "hinter" seinem bandierten riesigen Planeten.

Die Anzahl der bekannten Jupiter-Trojaner Bis 1961 war es nur noch 14 geworden. Als sich die Technologie der Astronomen jedoch weiter verbesserte, stieg die Entdeckungsrate in die Höhe. Bis Januar 2000 waren es insgesamt 257 Jupiter-Trojaner wurde entdeckt, und im Mai 2003 hatte sich die Zahl auf 1.600 erhöht! Stand Februar 2014 waren 3.898 bekannt Trojaner war in der Nähe entdeckt worden L4 Punkt, während 2.049 Trojaner war bei der entdeckt worden L5 Punkt.

Schätzungen der Gesamtzahl von Jupiter-Trojaner basieren auf tiefen Erhebungen begrenzter Regionen des Himmels. Das L4 Man nimmt an, dass Schwarm zwischen 160 und 240.000 Mitgliedern mit Durchmessern von mehr als 2 km und etwa 600.000 mit Durchmessern von mehr als 1 km besteht. Wenn die L5 Schwarm besteht aus einer vergleichbaren Anzahl von Objekten, es gibt über 1 Million Jupiter-Trojaner von 1 km oder größer. Alle Objekte, die heller als die absolute Stärke 9,0 sind, sind wahrscheinlich bekannt. Diese Zahlen sind bemerkenswert ähnlich zu verwandten Asteroiden, die in der Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Die Gesamtmasse der Jupiter-Trojaner berechnet sich auf ungefähr 0,0001 der Masse unseres eigenen Planeten. Dies entspricht einem Fünftel der Masse der Bewohner der Asteroidengürtel.

Kürzlich haben zwei Studien gezeigt, dass die Mitglieder der beiden oben genannten Schwärme möglicherweise stark überschätzt werden. Tatsächlich legen die beiden neuen Studien nahe, dass die tatsächliche Zahl von Jupiter-Trojaner kann wirklich siebenmal weniger sein. Die Überschätzung könnte das Ergebnis der Annahme sein, dass alle Jupiter-Trojaner eine niedrige Albedo von nur etwa 0,04 haben, im Gegensatz zu kleinen Körpern, die eine durchschnittliche Albedo von 0,12 haben können; eine falsche Annahme bezüglich der Verteilung von Jupiter-Trojaner im Himmel. Nach diesen neueren Schätzungen ist die Gesamtzahl von Jupiter-Trojaner mit einem Durchmesser von mehr als 2 Kilometern beträgt 6.300 Plue oder minus 1.000 und 3.400 plus oder minus 500 im L4 und L5 Schwärme. Diese Zahlen könnten um einen Faktor 2 reduziert werden, wenn sie klein sind Jupiter-Trojaner sind reflektierender als größere Mitglieder ihrer Art.

Das größte Jupiter-Trojaner ist 624 Hektor, der einen durchschnittlichen Durchmesser von 203 plus oder minus 3,6 km hat. Es gibt wenige große Jupiter-Trojaner im Vergleich zur allgemeinen Bevölkerung. Je kleiner die Größe, desto größer die Anzahl Jupiter-Trojaner– es gibt viel mehr kleinere Schwarmmitglieder als größere und die Anzahl der kleineren Trojaner steigt schnell auf 84 Kilometer an. Die Zunahme der Anzahl der kleineren Trojaner ist viel extremer als im Asteroidengürtel.

Einige seltsame Dinge passierten vor langer Zeit

Ein Schlüsselproblem beim neuen Evolutionsmodell des Sonnensystems besteht darin, genau zu bestimmen, wann die uralte Erschütterung stattgefunden hat. In dieser neuen Studie wurde die SwRI Team von Planetenforschern zeigen, dass die Existenz der Patroklos-Menoetius duo weist nachdrücklich darauf hin, dass die dynamische Instabilität unter den Quartetten gasförmiger Riesenplaneten in den ersten 100 Millionen Jahren der Entwicklung unseres damals noch jungen Sonnensystems aufgetreten sein muss

Einige neuere Modelle, die die Entstehung von kleinen Körpern zeigen, weisen darauf hin, dass diese Arten von Binärdateien Relikte aus dieser Urzeit sind, wenn sich während der Jugend unseres Sonnensystems noch Paare aus kleinen Körpern direkt aus der umgebenden Wolke aus "Kieselsteinen" bilden konnten.

"Beobachtungen von heute Kuiper Gürtel zeigen, dass solche Binärdateien in der Antike recht häufig waren. Nur wenige von ihnen existieren jetzt in der Umlaufbahn von Neptun. Die Frage ist, wie die Überlebenden zu interpretieren sind ", erklärte der Studienkoautor Dr. William Bottke am 10. September 2018 SwRI-Pressemitteilung. Dr. Bottke ist Direktor von SwRI's Abteilung für Weltraumforschung.

Wenn diese uralte Instabilität um viele hundert Millionen Jahre verzögert worden wäre, wie in einigen Modellen des Sonnensystems vorgeschlagen, hätten Kollisionen innerhalb der alten kleinen Körperscheibe diese relativ empfindlichen und zerbrechlichen Binärdateien erschüttert, so dass keine Eingriffe möglich waren das Jupiter-Trojaner Population. Frühere dynamische Instabilitäten hätten dazu geführt, dass mehr Binärdateien intakt bleiben würden, wodurch die Wahrscheinlichkeit erhöht wurde, dass mindestens eine der Dateien in der Datenbank gespeichert wurde Trojaner Population. Das Team entwickelte einige neue Modelle, die belegen, dass die Patroklos-Menoetius binär weist stark darauf hin, dass es früher zu einer Instabilität gekommen war.

Dieses frühe dynamische Instabilitätsmodell hat wichtige Konsequenzen für den inneren Fels terrestrische PlanetenInsbesondere im Hinblick auf die antiken Ausgrabungen von großen Einschlagskratern auf dem Erdmond, dem Merkur und dem Mars, die offenbar durch den Zusammenstoß kleinerer Objekte vor etwa 4 Milliarden Jahren gebildet wurden. Unser Sonnensystem ist ungefähr 4,56 Milliarden Jahre alt. Die Impaktoren, die diese großen Krater ausgegraben haben, sind weniger wahrscheinlich aus dem äußeren Bereich unseres Sonnensystems herausgeschleudert worden. Dies deutet darauf hin, dass sie aus kleinen Relikten gebildet wurden, die aus der Zeit von terrestrischer Planet Formation.

Diese neue Studie stärkt die Bedeutung der Bevölkerung von Jupiter-Trojaner Asteroiden in einem neuen Licht auf die Urgeschichte unseres Sonnensystems. Viel mehr wird wahrscheinlich über das Internet entdeckt Patroklos-Menoetius binär bei der NASA Lucy Mission, angeführt von SwRI Planetenforscher und Studienkoautor Dr. Hal Levison befragt das Duo im Jahr 2033. Dies wird eine 12-jährige Mission ausmachen, die für beide durchgeführt wird Jupiter-Trojaner Asteroidenschwärme.

Der NASA Virtuelles Institut für Erkundungsforschung im Sonnensystem (SSERVI) und das Aufstrebende Welten Programme sowie die Tschechische Wissenschaftsstiftung, finanzierte diese neue Studie. Lucy ist ein Entdeckung Klassenmission, die wichtige wissenschaftliche Schlüsselfragen zu unserem Sonnensystem ansprechen wird. Der Start ist für Mai 2021 geplant.

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