Речь о точках Лагранжа — особых областях, где гравитация нескольких небесных тел позволяет космическому аппарату находиться в очень удобной конфигурации.
Например, аппарат может постоянно оставаться относительно Земли и Солнца в определённом положении, практически не тратя топливо на постоянное «удержание позиции».
Именно поэтому такие точки особенно интересны для научных миссий.
Но это не настоящий космический «паркинг»: аппарат всё равно должен периодически корректировать траекторию.
Космос, как обычно, даже парковку умудрился сделать сложнее, чем возле супермаркета. 😄
Представьте галактику, чей свет искривлён невидимым скоплением массой с карликовую галактику — внутри ни одной звезды, только тёмная материя. Такие искажения, называемые гравитационными линзами, станут ключевым инструментом космического телескопа Нэнси Грейс Роман, запуск которого запланирован на октябрь 2026 года. Телескоп позволит решить сразу две задачи: через изгибы линз он расшифрует распределение тёмной материи на субгалактических масштабах и одновременно измерит историю расширения Вселенной с точностью, которая либо подтвердит стандартную космологию, либо потребует её пересмотра.
Колесо оптических элементов телескопа Роман — вращающаяся платформа, несущая фильтры и коронографические маски. Во время наблюдений колесо поворачивается, устанавливая нужный элемент на оптическую ось.
Как гравитация становится линзой
Гравитационное линзирование возникает, когда массивный объект, будь то галактика или скопление, искривляет пространство-время на пути света от более далёкого источника. В отличие от оптической линзы, гравитационная не имеет фокуса: она создаёт множественные изображения, дуги или даже кольца Эйнштейна.
Ключевое преимущество этого явления для космологии — чувствительность к любой массе, включая тёмную. Если обычная материя светится, тёмная проявляет себя исключительно через гравитацию. Именно в мельчайших искажениях линзированных изображений скрываются следы субгалактических структур тёмной материи — так называемых субгало. Их массы простираются от 10⁶ до 10¹⁰ солнечных масс. Искать субгало по искажениям света — всё равно что обнаруживать подводные рифы по рисунку волн на поверхности океана.
Здесь возникает дилемма. Согласно модели ΛCDM, Вселенная должна быть усеяна такими субгало. Но альтернативные теории, такие как тёплая или самодействующая тёмная материя (SIDM), предсказывают их дефицит на малых масштабах. Чтобы различить эти сценарии, нужны изображения линз с угловым разрешением в десятки миллисекунд дуги и высоким отношением сигнал/шум. До сих пор таких данных практически не существовало.
Ограничения эпохи Хаббла
За три десятилетия Хаббл собрал несколько сотен качественных изображений сильных линз, но его инфракрасное поле зрения слишком узко для статистически значимой выборки — всего 4,5 квадратной угловой минуты. Чтобы покрыть площадь, необходимую для изучения тёмной материи, потребовались бы тысячелетия наблюдений. Даже Джеймс Уэбб, несмотря на превосходное разрешение, остаётся инструментом для глубоких, но локальных исследований отдельных систем.
Наземные телескопы вроде будущего телескопа Веры Рубин обещают обнаружить сотни тысяч линз, но их угловое разрешение ограничено атмосферной турбулентностью (~0,7 угл. сек). Для поиска субгало массой 10⁸ солнечных масс нужны измерения на уровне миллисекунд дуги — задача, доступная только космической оптике. Космический телескоп Евклид частично решает эту проблему, но его видимый канал имеет всего один широкий фильтр, что затрудняет разделение света линзирующей и линзируемой галактик.
Сила в площади обзора
Телескоп меняет правила игры не повышением разрешения — оно сравнимо с хаббловским — а расширением поля зрения. Широкоугольная камера телескопа оснащена 300-мегапиксельной матрицей и охватывает 0,281 квадратного градуса — чуть больше диска Луны на небе. Это в 200 раз шире поля зрения инфракрасной камеры Хаббла. За пять лет миссии он покроет до 5000 квадратных градусов четырьмя инфракрасными фильтрами, достигая глубины 26,7 звёздной величины — предела, при котором регистрируются объекты в сотни миллионов раз тусклее, чем видно невооружённым глазом, включая галактики с края наблюдаемой Вселенной.
В 2025 году группа Брайса Уэдига из Вашингтонского университета смоделировала работу телескопа. При однократной экспозиции 146 секунд телескоп обнаружит около 27 линз на одно поле. В масштабе всего обзора это примерно 160 000 галактических линз. Но ключевой параметр не количество, а качество. Из них около 500 систем будут обладать отношением сигнал/шум выше 200, что достаточно для детального анализа субструктур тёмной материи.
«Телескоп Роман не заменит Хаббл в глубоких наблюдениях отдельных объектов, но он даст статистику, которой не хватало десятилетиями. Для проверки моделей тёмной материи критична именно выборка», — отмечает Тансу Дайлан, соавтор исследования.
Кинематическое линзирование: ключ к тёмной энергии
Параллельно с поиском линз телескоп откроет новую главу в изучении тёмной энергии: метод кинематического линзирования. Идея проста: гравитация искривляет траектории фотонов, но не меняет их частоту. Измеряя поле скоростей диска галактики по эмиссионным линиям водорода Hα и кислорода [O III], можно восстановить истинную форму галактики до линзирования. Комбинируя это с фотометрическими данными и используя соотношение Талли-Фишера, исследователи из Аризонского университета показали: шум формы галактик падает почти на порядок, с традиционных 0,37 до 0,035. Неопределённость, которая раньше заглушала тонкие искажения от тёмной материи, теперь уступает место чёткому сигналу.
Такая точность выводит космологию на новый уровень. Как показывают расчёты Сюй Цзячуаня и коллег, кинематическое линзирование повышает точность измерения параметра тёмной энергии wₐ в 3,65 раза по сравнению с классическим подходом. При этом неопределённость красного смещения, калибровка сдвига и ориентация галактик перестают доминировать в общей погрешности. В сочетании с другими методами телескоп позволит определить свойства тёмной энергии в десять раз точнее современных наблюдений.
«Комбинация изображений телескопа с его спектроскопическим обзором даёт нам новую информацию об эволюции Вселенной — как она расширяется и как растут структуры со временем. Это поможет понять, что делают тёмная энергия и гравитация, с беспрецедентной точностью», — поясняет Риса Векслер, директор KIPAC при Стэнфордском университете и сопредседатель комитета по дизайну обзора.
Систематика как вызов
Однако широкое поле зрения — это не только преимущество. Оно создаёт новую сложность: вариации функции рассеяния точки (PSF) по фокальной плоскости. В отличие от Хаббла с его компактным полем, 18 детекторов Романа образуют мозаику, где волновой фронт меняется на 5% от центра к краям. Моделирование показывает, что эти вариации на масштабе одиночного пикселя могут маскировать сигнал от субгало массой ниже 10⁸ солнечных масс.
«Это не фатальная проблема, а задача калибровки. Как только телескоп выйдет на орбиту, мы построим библиотеку эмпирических PSF по всему полю зрения. Ключевой момент — анализ каждой линзы должен учитывать её точное положение на фокальной плоскости», — поясняет Брайс Уэдиг.
Тщательная калибровка превратит эту систематику из помехи в рабочий инструмент.
Интересно, что для поиска одиночных субгало эта систематика менее критична: вариации порога обнаружения составляют всего 5%, тогда как неопределённости моделирования линз достигают десятков процентов. Здесь решающую роль сыграет дополнительный обзор — глубокая программа HLTDS (High-Latitude Time-Domain Survey) с экспозициями до 37 500 секунд.
Брайс Уэдиг отмечает: «Найти гравитационные линзы и суметь обнаружить в них сгустки тёмной материи — задача с малыми шансами. Но с телескопом Роман мы закинем широкую сеть и будем гораздо чаще рассчитывать на удачу».
Две загадки — один инструмент
Телескоп уникален тем, что берётся за обе главные загадки современной космологии единым подходом. Тёмная материя отвечает на вопрос где: её карта строится через детали сильного линзирования. Тёмная энергия отвечает на вопрос как быстро: её свойства раскрываются через темп роста структур и историю расширения, измеряемую кинематическим линзированием и сверхновыми типа Ia.
Недавние данные других обсерваторий намекают, что тёмная энергия может менять силу во времени, и телескоп Роман проверит, реальны ли эти отклонения от стандартной космологической модели.
«Космическое ускорение — одна из главных загадок космологии. Каким-то образом, когда мы выходим на масштабы миллиардов световых лет, гравитация начинает отталкивать, а не притягивать», — говорит Дэвид Вайнберг, профессор астрономии Университета штата Огайо.
Если субгало окажутся многочисленнее предсказаний тёплой тёмной материи, это усилит позиции классической холодной модели. Если же их дефицит проявится чётко, перед космологией встанет задача пересмотра физики частиц.
Карта невидимого по изгибам света
В октябре 2026 года телескоп отправится к точке Лагранжа L2, где начнёт пятилетнюю миссию. Из изгибов света 160 000 гравитационных линз наконец сложится первая детальная карта тёмной материи, а эволюция тёмной энергии обретёт точность, которой не хватало десятилетиями.
Близится к завершению сборка нового комического телескопа NASA«Нэнси Грейс Роман»(Nancy Grace Roman Space Telescope). Это шестая «великая» обсерватория, ранее называвшаяся WFIRST(Wide Field Infrared Survey Telescope), была рекомендована в 2010 году опросным комитетом национального исследовательского совета США в качестве главного приоритета на следующее десятилетие в астрономии. 17 февраля 2016 года WFIRST был официально назначен миссией NASA, а в мае 2020 года был переименован в честь Нэнси Грейс Роман, одной из первых женщин-руководителей NASA.
Космическая обсерватория является широкодиапазонной — её волновой диапазон составит от 480 нм (голубое видимое излучение) до 2300 нм (ближний инфракрасный), она сможет выполнять как часть задач «Хаббла», так и запущенного 25 декабря в 2021 году «Джеймса Уэбба». С помощью «Нэнси Роман» планируется получить первые прямые фотографии экзопланет, раскрыть сущность тёмной энергии и лучше понять, как распределена материя по Вселенной.
С 14 по 16 июня восемь специалистов из Центра космических полётов имени Годдарда(GSFC) за двое суток установили солнечные панели на космический телескоп, завершив один из последних этапов его сборки. Состоящие из 3902 фотоэлектрических элементов6 панелей, общим размером 7ᵡ10 метров объединены в «Солнечный щит» (Solar Array Sun Shield). Он, помимо снабжения электропитанием, будет затенять обсерваторию, ограждая её от прямых солнечных лучей. Как для и «Джеймса Уэбба», для «Нэнси Роман» это столь же критически важно — избыточное тепло собственных компонентов попросту ослепит её.
Установка солнечных панелей на внешнюю часть космического телескопа «Нэнси Грейс Роман». Внутренняя часть — на заднем плане, чуть левее центра.
Две центральные панели останутся неподвижно закреплены на внешнем цилиндрическом корпусе, остальные четыре будут развернуты после вывода телескопа на расчётную гало-орбиту.
Выводить новый телескоп на расчётную орбиту будет ракета Falcon Heavy(SpaceX), «Нэнси Роман» стартует со стартового комплекса LC-39космического центра Кеннеди, что на мысе Канаверал.
«На данный момент обсерватория готова примерно на 90%» — говорит Джек Маршалл, руководитель проекта защиты солнечной батареи — «Нам осталось только соединить две большие сборки, а затем провести серию испытаний всей обсерватории. Сейчас мы идём к запуску на несколько месяцев раньше обещанной даты, не позднее мая 2027 года». Команда работает над тем, чтобы он состоялся уже осенью 2026 года.
«Теперь, когда панели установлены, внешняя часть обсерватории готова» — Аарон Виджил, инженер-механик, проводивший работы по установке. Далее специалисты проведут испытания по развертыванию солнечных панелей и «козырька» (разворачиваемого защитного кожуха). Команда также тестирует основную часть обсерватории, оценивает электронику и проводит термические и вакуумные испытания, чтобы убедиться в работоспособности системы в суровых космических условиях.
Подготовка солнечных панелей телескопа «Нэнси Грейс Роман» к вибрационным испытаниям.
По плану проекта соединение внутреннего и внешнего сегментов телескопа должно состояться в ноябре, позволив провести предпусковые испытания до конца года.
Широкоугольная камера WFI
288-мегапиксельная многоспектральная камера инфракрасного диапазона разработки Lockheed Martin. Чёткость изображений будет близка к фотографиям телескопа «Хаббл», но на снимок WFIRST будет попадать около 0,28 квадратных градусов неба, что в 100 раз больше, чем у «Хаббла». В WFI используются решения, похожие на те, что компания уже применяла в камере ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam), которая установлена на телескопе «Джеймс Уэбб», но фокальная решётка WFI примерно в 200 раз больше аналогичной у NIRCam. Это позволит получать панорамные изображения звёздного поля. WFI будет проводить исследования тёмной энергии и поиск экзопланетметодом гравитационного микролинзирования.
Ожидается, что аппаратура позволит просматривать более 200 миллионов звёзд каждые 15 минут на протяжении больше года и совместно с программойЕКА«Евклид» искать ответы на основные вопросы о тёмной энергии, в том числе: вызвано ли космологическое ускорение новым компонентом энергии или нарушением принципов общей относительности на космологических масштабах. Телескоп будет использовать три метода поиска темной энергии: поиск барионных акустических осцилляций, наблюдение за удалёнными сверхновыми, использование слабого гравитационного линзирования.
Коронограф CGI
Высококонтрастный коронограф с небольшим полем зрения и спектрометрами, покрывающими диапазон волн от видимого света до близкого ИК, также используется новая технология подавления звёздного света. Представляет собой набор из нескольких светонепроницаемых ширм и двух миниатюрных гибких зеркал, чья поверхность может менять свою форму по команде с Земли. Бортовой компьютер будет подстраивать геометрию поверхности зеркал таким образом, что прибор сможетподавить свет звездыне менее, чемв сто миллионов раз. Это позволит увидеть большие планеты, которые вращаются вокруг неё на расстоянииболее 0,15 угловой секунды.
Главная цель коронографа «Нэнси Роман» — проверка технологий, которые будут использованы в следующей большой космической обсерватории Habitable Worlds Observatory. Изначально планировалось разработать и установить полноценный прибор, но из-за финансовых ограничений было принято решение ограничиться демонстратором технологий, который, тем не менее, сможет получать ценную для науки информацию. Ожидается, что в течение первых 18 месяцев работы коронограф должен продемонстрировать свою работоспособность, после чего учёные со всего мира смогут подать заявки на наблюдения.
Предполагается, что их изучение прояснит историю рождения Земли и всей Солнечной системы в целом и поможет ответить на вопросы о том, насколько часто планетные системы похожи на Солнечную систему, какие типы планет существуют во внешних холодных регионах систем, что определяет пригодность планет земной группы для жизни.
Обзор затронет 100 млн звёзд в течение сотен дней с ожидаемым результатом в 2,5 тыс. открытых экзопланет.
Визуализация траектории полёта телескопа в точку Лагранжа L2 Солнце-Земля
В этом видео речь пойдёт о наиболее интересных группах астероидов, располагающихся возле орбиты Юпитера. Это Троянские астероиды Юпитера, а также Хильды. Рекомендую смотреть на большом экране со звуком.
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.
В этом видео вы узнаете о троянских астероидах Земли. К настоящему времени известно только два таких астероида: 2010 TK₇ и 2020 XL₅. Оба относятся к точке Лагранжа L₄ системы Земля–Солнце. Ещё в начале прошлого века троянские астероиды были обнаружены у Юпитера, и сейчас их известно уже более 15 тысяч. Относительно недавно аналогичные объекты стали находить у Марса, Нептуна и других планет.
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.
Траектории движения троянских астероидов 2010 TK₇ и 2020 XL₅ относительно Земли
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.
Траектории движения троянских астероидов 2010 TK₇ и 2020 XL₅ относительно точки Лагранжа L₄ системы Земля–Солнце
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.
Вряд ли в нем сидят агрессивные данайцы. 2010 TK 7 - это первый троянский астероид, обнаруженный у Земли. Троянские астероиды - это тела, находящиеся в точках Лагранжа L4 и L5. Впервые они были обнаружены возле Юпитера, а названы так в честь героев Троянской войны.
В точке L4 нет космических аппаратов, в отличие от точек L1 и L2, где расположены космические телескопы (James Webb, Gaia и SDO например)
Пока что у Земли обнаружены два троянских астероида: 2010 TK 7 и 2020 XL 5.
В этом видео вы узнаете о троянских астероидах Юпитера. Будут показаны орбиты и траектории десяти самых крупных из них. Смотрите на большом экране со звуком и включенными субтитрами на русском языке. Получение удовольствия от просмотра гарантируется лишь в том случае, если видео будет просмотрено от начала до конца. :)
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.
В этой публикации вы узнаете об одном из троянских астероидов Юпитера. Этот астероид называется Гектор. Он является самым крупным из троянских астероидов, но не первым по очереди открытия. Первым открытым троянским астероидом был Ахиллес. Это произошло в 1906 году. Гектор, открытый в 1907 году, обладает удлинённой формой с размерами 370 × 195 × 205 км. Гектор не является спутником Юпитера. Он вращается вокруг Солнца, и его орбита очень близка к круговой. При этом она на 18 градусов наклонена к плоскости Солнечной системы.
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.
