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木星-特洛伊群小行星

/Jupiter Trojan/
条目作者胡寿村

胡寿村

最后更新 2023-07-04
浏览 230
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一些与木星处于同一轨道上,但分别位于木星前后60度角的日-木L4和L5三角平动点附近的太阳系小行星。

英文名称
Jupiter Trojan
所属学科
天文学

由于其他行星的引力摄动以及木星本身的轨道存在一定的偏心率,木星-特洛伊群小行星实际分别分布在围绕L4和L5点附近细长的弧形区域内(日心距离为5.05~5.35天文单位,经度跨度约为26°,见图),因此与木星的距离并非恒定。由于传统上将荷马史诗《伊利亚特》剧中特洛伊战争的人物来命名这些特洛伊群小行星,而位于木星前方(L4)的天体主要由希腊英雄人物命名,后方(L5)的天体主要由特洛伊的英雄命名,因此前者又称为希腊群,后者称为特洛伊群。除了木星轨道的三角平动点附近发现有小行星,其他行星,如海王星、火星等轨道的三角平动点附近也已发现有小行星,分别称为相应行星的特洛伊群小行星。但在狭义上的特洛伊群小行星指的仅是木星轨道上的特洛伊群小行星。

木星-特洛伊群小行星(蓝色标注)木星-特洛伊群小行星(蓝色标注)

1906年德国天文学家M.沃夫(Max Wolf,1863-06-21~1932-10-03)首次发现了位于木星L4点处的特洛伊群小行星(588)Achilles,截至2020年9月,已经发现的木星-特洛伊群小行星数目已到8750颗。据估计,直径大于1千米的木星-特洛伊群小行星数目约为100万颗,与1千米以上的主带小行星数目相当。已发现最大的木星-特洛伊群小行星是平均直径达203千米的(624)Hektor。双小行星系统,如(617)Patroclus,也在木星-特洛伊群小行星中被发现过。观测上看木星-特洛伊群小行星的反照率较低,几何反照率主要分布在0.03~0.1。其自转性质不是特别清楚,但分析认为它们的自转周期分布相比于主带小行星更接近于麦克斯韦分布。基于对光变曲线以及双小行星性质的研究,估计木星-特洛伊小天体的平均密度在0.8~2.5克/厘米3。光谱观测表明木星-特洛伊群小行星的光谱型主要是D型(这类光谱型的天体在主带外侧小行星中占主导),小部分为P型或C型。

有学者提出了两种机制来解释木星-特洛伊群小行星的形成。第一种认为其形成的区域与木星相同,在木星形成时的雪崩增长(runaway growth)阶段,木星的质量在1万年内增大了10倍,从而相近轨道上的星子被捕获形成了特洛伊群小行星,但该理论无法解释木星-特洛伊群小行星较高的倾角分布以及比预计少得多的数目。另一种机制则与太阳系形成理论的尼斯模型有关。根据该模型,太阳系内的巨行星原初的位置比现在离太阳更近,在与大行星、小行星引力的相互作用下巨行星的轨道向外迁移以至于木星和土星穿越了1∶2轨道共振区域,此阶段内的动力学不稳定性使得土星、天王星、海王星向外迁移而木星向内迁移了一些,在此过程中木星特洛伊轨道的“动力学窗口”被打开从而使得一些小行星向外逃逸而一些小行星向里迁移,最终形成观测到的木星-特洛伊群小行星。

  • MORBIDELLI A, LEVISON H F, TSIGANIS K, et al.Chaotic capture of Jupiter's Trojan asteroids in the early Solar System.Nature,2005,435(7041):462-465.
  • NESVORNý D, VOKROUHLICKý D, BOTTKE W F, et al.Evidence for very early migration of the Solar System planets from the Patroclus–Menoetius binary Jupiter Trojan.Nature Astronomy,2018,2(11):878-882.

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