Configuración coorbital

En astronomía , una configuración coorbital es una configuración de dos o más objetos astronómicos (como asteroides , lunas o planetas ) que orbitan a la misma distancia o a una distancia muy similar de su objeto primario; es decir, están en una resonancia de movimiento medio de 1:1 (o 1:-1 si orbitan en direcciones opuestas ). ^[1]

Existen varias clases de objetos coorbitales, dependiendo de su punto de libración . La clase más común y conocida es la de los troyanos , que libran alrededor de uno de los dos puntos lagrangianos estables (puntos troyanos), L ₄ y L ₅ , 60° por delante y por detrás del cuerpo mayor respectivamente. Otra clase es la órbita en herradura , en la que los objetos libran alrededor de 180° del cuerpo mayor. Los objetos que libran alrededor de 0° se denominan cuasi-satélites . ^[2]

Una órbita de intercambio se produce cuando dos objetos coorbitales tienen masas similares y, por lo tanto, ejercen una influencia no despreciable entre sí. Los objetos pueden intercambiar semiejes mayores o excentricidades cuando se aproximan.

Los parámetros orbitales que se utilizan para describir la relación de objetos coorbitales son la longitud de la diferencia de periapsis y la diferencia de longitud media . La longitud de la periapsis es la suma de la longitud media y la anomalía media , y la longitud media es la suma de la longitud del nodo ascendente y el argumento de la periapsis .${\displaystyle ({\lambda }=\varpi +M)}$ ${\displaystyle (\varpi =\Omega +\omega)}$

Los objetos troyanos orbitan 60° por delante (L ₄ ) o por detrás (L ₅ ) de un objeto más masivo, ambos en órbita alrededor de un objeto central aún más masivo. Los ejemplos más conocidos son la gran población de asteroides que orbitan por delante o por detrás de Júpiter alrededor del Sol . Los objetos troyanos no orbitan exactamente en uno de los puntos de Lagrange , pero sí permanecen relativamente cerca de él, pareciendo orbitarlo lentamente. En términos técnicos, libran alrededor de = (±60°, ±60°). El punto alrededor del cual libran es el mismo, independientemente de su masa o excentricidad orbital. ^[2]${\displaystyle ({\Delta }{\lambda },{\Delta }\varpi )}$

Se conocen varios miles de planetas troyanos menores orbitando alrededor del Sol. La mayoría de ellos orbitan cerca de los puntos de Lagrange de Júpiter, los tradicionales troyanos de Júpiter . A partir de 2015 ^[actualizar], también se sabe que existen 13 troyanos de Neptuno , 7 troyanos de Marte , 2 troyanos de Urano ( (687170) 2011 QF 99 y (636872) 2014 YX 49 ) y 2 troyanos de la Tierra ( 2010 TK 7 y (614689) 2020 XL ₅ ). No se habían observado troyanos saturninos hasta el descubrimiento de 2019 UO14.

El sistema saturnino contiene dos conjuntos de lunas troyanas. Tanto Tetis como Dione tienen dos lunas troyanas cada una, Telesto y Calipso en L ₄ y L ₅ de Tetis respectivamente, y Helena y Pólux en L ₄ y L ₅ de Dione respectivamente.

Pólux se distingue por su amplia libración : se desplaza hasta ±30° desde su punto de Lagrangiano y ±2% desde su radio orbital medio, a lo largo de una órbita de renacuajo en 790 días (288 veces su período orbital alrededor de Saturno, el mismo que el de Dione).

Se propuso que un par de exoplanetas coorbitales orbitaban la estrella Kepler-223 , pero esta idea fue posteriormente desmentida. ^[3]

Se estudió la posibilidad de que hubiera un planeta troyano en Kepler-91b, pero la conclusión fue que la señal de tránsito era un falso positivo. ^[4]

En abril de 2023, un grupo de astrónomos aficionados informó sobre dos nuevos candidatos a exoplanetas que coorbitan, en una órbita de intercambio de herradura , cerca de la estrella GJ 3470 (se sabe que esta estrella tiene un planeta confirmado, GJ 3470 b ). Sin embargo, el estudio mencionado solo se encuentra en forma de preimpresión en arXiv, y aún no ha sido revisado por pares ni publicado en una revista científica de renombre. ^{[5] [6]}

En julio de 2023 se anunció la posible detección de una nube de escombros coorbital con el protoplaneta PDS 70 b . Esta nube de escombros podría ser evidencia de un cuerpo de masa planetaria troyana o de uno en proceso de formación. ^{[7] [8]}

Una posibilidad para la zona habitable es un planeta troyano o un planeta gigante cercano a su estrella . ^[9]

La razón por la que no se han detectado definitivamente planetas troyanos podría ser que las mareas desestabilizan sus órbitas. ^[10]

Según la hipótesis del gran impacto , la Luna se formó tras la colisión de dos objetos coorbitales: Theia , que se cree que tenía alrededor del 10% de la masa de la Tierra (casi tan masiva como Marte ), y la proto-Tierra. Sus órbitas fueron perturbadas por otros planetas, sacando a Theia de su posición troyana y provocando la colisión.

Los objetos en órbita de herradura giran alrededor de 180° con respecto al primario. Sus órbitas abarcan ambos puntos lagrangianos equiláteros, es decir, L ₄ y L ₅ . ^[2]

Las lunas saturninas Jano y Epimeteo comparten sus órbitas, siendo la diferencia de sus semiejes mayores menor que el diámetro medio de cada una de ellas. Esto significa que la luna con el semieje mayor más pequeño alcanza lentamente a la otra. Al hacerlo, las lunas se atraen gravitacionalmente entre sí, aumentando el semieje mayor de la luna que la ha alcanzado y disminuyendo el de la otra. Esto invierte sus posiciones relativas proporcionalmente a sus masas y hace que este proceso comience de nuevo con los roles de las lunas invertidos. En otras palabras, intercambian efectivamente sus órbitas, y finalmente ambas oscilan alrededor de su órbita media ponderada por masa.

Se han descubierto una pequeña cantidad de asteroides que son coorbitales con la Tierra. El primero de ellos, el asteroide 3753 Cruithne , orbita alrededor del Sol con un período ligeramente inferior a un año terrestre, lo que da como resultado una órbita que (desde el punto de vista de la Tierra) parece una órbita con forma de frijol centrada en una posición por delante de la posición de la Tierra. Esta órbita se mueve lentamente más adelante de la posición orbital de la Tierra. Cuando la órbita de Cruithne se mueve a una posición en la que sigue la posición de la Tierra, en lugar de adelantarla, el efecto gravitacional de la Tierra aumenta el período orbital y, por lo tanto, la órbita comienza a retrasarse, volviendo a la ubicación original. El ciclo completo desde que avanza hasta que sigue a la Tierra lleva 770 años, lo que da lugar a un movimiento en forma de herradura con respecto a la Tierra. ^[11]

Desde entonces se han descubierto más objetos cercanos a la Tierra (NEO) resonantes . Entre ellos se incluyen 54509 YORP , (85770) 1998 UP 1 , 2002 AA 29 , (419624) 2010 SO 16 , 2009 BD y 2015 SO 2 , que existen en órbitas resonantes similares a la de Cruithne. 2010 TK 7 y (614689) 2020 XL 5 son los únicos dos troyanos terrestres identificados .

Se descubrió que los asteroides de Hungría eran una de las posibles fuentes de objetos coorbitales de la Tierra con una vida útil de hasta ~58 mil años . ^[12]

Los cuasisatélites son objetos coorbitales que orbitan alrededor de 0° desde el primario. Las órbitas de cuasisatélites de baja excentricidad son altamente inestables, pero para excentricidades moderadas a altas tales órbitas pueden ser estables. ^[2] Desde una perspectiva de co-rotación, el cuasisatélite parece orbitar el primario como un satélite retrógrado , aunque a distancias tan grandes que no está ligado gravitacionalmente a él. ^[2] Dos ejemplos de cuasisatélites de la Tierra son 2014 OL 339 ^[13] y 469219 Kamoʻoalewa . ^{[14] [15]}

Además de intercambiar ejes semimayores como las lunas de Saturno, Epimeteo y Jano, otra posibilidad es compartir el mismo eje, pero intercambiar excentricidades. ^[16]

• Planeta doble
• Nube de Kordylewski
• Telescopio de la estación espacial china

• Eric B. Ford y Matthew J. Holman (2007). "Uso de observaciones de tiempos de tránsito para buscar troyanos de planetas extrasolares en tránsito". The Astrophysical Journal Letters . 664 (1): L51–L54. arXiv : 0705.0356 . Código Bibliográfico :2007ApJ...664L..51F. doi :10.1086/520579. S2CID  14285948.

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Objetos coorbitales .

• Animación QuickTime del movimiento coorbital de Murray y Dermott
• Cassini observa la danza orbital de Epimeteo y Jano The Planetary Society
• En busca de planetas troyanos Página web de un grupo de astrónomos que busca planetas troyanos extrasolares en la Appalachian State University