火星と木星の間に軌道を置く比較的小さな天体の集団は、古くからよく知られていました。 これがいわゆる小惑星帯です。 確かに、カイパーベルトとオールトの雲の発見により、それは主要な小惑星帯と呼ばれるようになりました。

、エロス、パラスほどの大きさの小惑星や、直径数メートルの岩石は、半径約 2.1 からほぼ 4 天文単位 (AU) の軌道で太陽の周りを公転します。 1 は地球から太陽までの距離、1 億 5,000 万キロメートルに等しいことを思い出してください。

しかし、20世紀初頭、ルールに当てはまらない小惑星が発見されました。 木星と同じ軌道を、太陽に対して木星より60度前方を移動しました。 このように、私たちの恒星系の小さな天体の中には、惑星の背後でまるでひもにつながれたように移動する天体、すなわち「トロヤ小惑星」が存在することが確認されました。

過去数十年にわたり、天文学は大きく進歩しました。 大気を超えて地球周回軌道に打ち上げられた望遠鏡や最も強力なスーパーコンピューターがその地位を占めました。 しかし、重力で相互作用する 3 つの物体の運動を計算するという物理的および数学的問題が 1 つまだ解決されていません。 多かれ少なかれ長期間にわたる 3 つの天体の軌道を計算する方法を提案した科学者はまだいません。

この分野である程度の成功を収めた唯一の数学者はフランス人のジョゼフ・ラグランジュでした。 18 世紀の終わりに、彼は 3 つの天体の回転の法則を計算しましたが、唯一の注意点は、そのうち 1 つの質量が他の 2 つに比べて無視できるほど小さいということです。 ラグランジュの計算は、空間には両方の巨大な天体の重力の影響が均衡している領域、つまり点が存在することを証明しました。 そして、これらの点にある 3 番目の (軽い) 天体は、2 つの重い天体に対してほとんど動かないままでいることができます。

ラグランジュ点

これはどのようにして可能でしょうか? たとえば、図の点 L1 について考えてみましょう。 ニュートンの天力学の法則によれば、地球よりも太陽に近い位置にある天体は、軌道上をより速く移動し、前方に「飛行」するはずです。 なぜこのようなことが起こらず、物体は惑星と一緒に回転するのでしょうか? はい、地球は物体を引き寄せているため、その物体に対する太陽の引力の力が減少しているように見えるからです（物体にとって太陽の質量が小さく「見える」）。 そして、より軽い中心の周りで、衛星はよりゆっくりと回転します。

他の同様のスキームによれば、物理法則は他のラグランジュ点に関しても完璧に機能します。

オープニングとタイトル

最初のトロヤ群小惑星は 1904 年に木星の軌道の L4 点で発見されました。 いつものように、その名前は古代ギリシャの叙事詩から借用されました。 この天体には、伝説のトロイの英雄「アキレス」の名前が付けられました。 その後、巨大惑星の軌道上でさらに 20 個もの小惑星が次々に発見されました。

この発見は研究者にとって驚くべきことではなく、多くの天文学者がラグランジュ理論を検証しようとしましたが、唯一の問題は彼らの技術的能力でした。 予想通り、発見された天体はすべて木星の軌道の点 L4 と L5 に位置していました。

そして、アキレスに続くすべての名前は、トロイア戦争の英雄に敬意を表して彼らに与えられました：アイアス、ヘクトル、ディオメデス、パトロクロスなど。 攻撃側のギリシャ側の戦士たちはポイント L4 に「定住」し、トロイの木馬はポイント L5 に定住しました。 したがって、「トロイの木馬小惑星」という名前は、他の惑星の軌道上にあるものも含め、後に発見されたすべての同様の天体に割り当てられました。

長い間、ほとんどの科学者は、地球や火星のような小さな惑星の近くにトロイの木馬が存在する可能性を疑っていました。 実際、そのような小惑星は、惑星自体と恒星に加えて、太陽系の他の巨大な天体からの重大な重力の影響を受けることになり、この小さな惑星のラグランジュ点における物体の安定性は疑わしい。 しかし、1990年に火星のL5地点で「ユーレカ」と呼ばれる小惑星が発見された。

トロヤ群小惑星の数のチャンピオンは、太陽系で最大かつ最も重い惑星であると予想されています。 現在までに、その軌道上に 6,000 を超える「トロイの木馬」が存在することが確実にわかっています。 他の大きな惑星、天王星、海王星、土星で発見されたトロイの木馬衛星は、一桁少ない数でした。 そしてその理由は、木星に比べて質量が小さいだけでなく、この巨大ガス惑星が近いことにもあります。 木星は、その巨大な質量のおかげで、他の人の小惑星を簡単に盗んだり、ラグランジュ点から叩き落としたりして、木星を自分の楕円軌道で星の周りを回転させたり、投石器のように太陽系の外に投げたりすることさえあります。

トロイの木馬の地球の小惑星

非常に長い間、私たちの故郷の惑星の近くでトロヤ群小惑星を検出することはできませんでした。 問題は、地球の表面にいる観測者にとって、地球の点 L4 と L5 はほとんどの場合、昼側に位置していることが判明し、太陽光が観測を妨げるということです。

この問題は、2010 年に宇宙に打ち上げられたワイズ軌道望遠鏡のおかげで本格的に始まりました。 最初で今のところ唯一の、地球のトロイの木馬 2010TK7 が発見されました。 ラグランジュ点 L4 に位置します。 2010TK7 は、直径約 300 メートルの不規則な形をした何の変哲もない岩石で、宇宙空間で多種多様な岩石が回転しています。

実用

科学者たちは、将来、トロヤ群小惑星の特性をさまざまな方法で利用することを提案しています。 たとえば、太陽-地球系の L2 点を使用して、軌道望遠鏡を配置できます。 このような観測ステーションは常に惑星の影にあるため、軌道上の観測ステーションよりも有利な位置にあることになります。 地球の周りの回転がないため、空の特定の領域の長期観測を行う方が便利です。

点 L1 は、恒星を常時監視するためのステーションに適した場所となります。 太陽活動の増加をタイムリーに検出し、太陽プラズマの放出が近づいていることを地上のサービスに警告します。 これらすべては、最初の「フロンティア」にある科学装置の助けを借りてタイムリーに行うことができます。

そして、将来の月探査は、おそらく私たちの惑星とその自然衛星の間の空間にぶら下がっている大きな中間宇宙ステーションなしでは考えられないでしょう。 地球と月のシステムのラグランジュ点に配置されたデバイスは、可能な限り最善の方法でこのタスクに対処できます。