{"id":19028,"date":"2010-02-27T06:10:03","date_gmt":"2010-02-27T05:10:03","guid":{"rendered":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2010\/02\/27\/die-trojaner-des-neptun-teil-2-wiedergeburt-als-zentauren\/"},"modified":"2025-05-14T16:03:03","modified_gmt":"2025-05-14T14:03:03","slug":"die-trojaner-des-neptun-teil-2-wiedergeburt-als-zentauren","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2010\/02\/27\/die-trojaner-des-neptun-teil-2-wiedergeburt-als-zentauren\/","title":{"rendered":"Die Trojaner des Neptun – Teil 2: Wiedergeburt als Zentauren"},"content":{"rendered":"

\"ResearchBlogging.org\"<\/a><\/span>Die Trojaner sind eine \u00e4u\u00dferst interessante Gruppe von Asteroiden. Sie befinden sich in der N\u00e4he der sogenannten Lagrangepunkte<\/i> eines Planeten. Das sind f\u00fcnf spezielle Punkte, an denen sich die Kr\u00e4fte, die von Sonne und Planet ausge\u00fcbt werden, gerade die Waage halten. Zwei dieser f\u00fcnf Punkte sind stabil – das bedeutet in ihrer Umgebung k\u00f6nnen sich kleine Himmelsk\u00f6rper f\u00fcr sehr lange Zeiten aufhalten. Sie befinden sich direkt in der Bahn des Planeten: jeweils 60 Grad vor bzw. hinter ihm.<\/p>\n

Wir kennen ein paar Marstrojaner und einige tausend Jupitertrojaner. Und auch Neptun hat eine eigene Gruppe von Asteroiden, die sich in seinen Lagrangepunkten befinden. Auch wenn hier erst sechs St\u00fcck entdeckt worden sind, sind sie aller Wahrscheinlichkeit nach mindestens so zahlreich wie die Jupitertrojaner. Und beide Populationen sch\u00e4tzt man mindestens so gro\u00df ein wie des Hauptg\u00fcrtels<\/i> der Asteroiden zwischen den Bahnen von Mars und Jupiter. \u00dcber die Jupitertrojaner habe ich hier schon ausf\u00fchrlich geschrieben<\/a> und k\u00fcrzlich habe ich eine Arbeit zu den Neptuntrojanern vorgestellt<\/a>, in der untersucht wurde, wo diese Asteroiden eigentlich her kommen. Die Ergebnisse waren zwiesp\u00e4ltig; wegen der schlechten Datenlage sind noch keine eindeutigen Aussagen m\u00f6glich. <\/p>\n

Aber man hat auch untersucht, wie lange die Trojaner eigentlich Trojaner bleiben. Und was mit ihnen danach passiert…
\n<\/p>\n

\"i-1ec09227507e76523b159fdafb24cefa-Outersolarsystem_objectpositions_labels_comp-thumb-500x490.png\"<\/a><\/form>\n
Bekannte Asteroiden im \u00e4u\u00dferen Sonnensystem: die Kuiperg\u00fcrtelobjekte sind gr\u00fcn; die Jupitertrojaner rosa und die Zentauren orange (Bild: GFDL 1.2<\/a>)<\/small><\/em><\/div>\n

Zentauren und Trojaner<\/strong><\/big><\/p>\n

Im \u00e4u\u00dferen Sonnensystem gibt es n\u00e4mlich noch eine zweite interessante Gruppe von Asteroiden: die Zentauren<\/i>. Sie bewegen sich auf Bahnen, die zwischen den Orbits von Neptun und Jupiter liegen. Da sie den gro\u00dfen Planeten (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun) immer wieder nahe kommen und dabei durch deren gro\u00dfe Anziehungskr\u00e4fte gest\u00f6rt werden, sind ihre Bahnen prinzipiell chaotisch. Darin \u00e4hneln sie den erdnahen Asteroiden<\/i> die quasi das Gegenst\u00fcck der Zentauren im inneren Sonnensystem darstellen. Auch sie bewegen sich zwischen den Bahnen von Mars und Venus und werden von den Planeten gest\u00f6rt. Auch sie haben deswegen chaotische Bahnen — ich hab das hier detailliert beschrieben<\/a>.<\/p>\n

Da die Asteroiden sich auf chaotischen Bahnen befinden, werden sie irgendwann mit der Sonne oder einem der Planeten kollidieren oder ganz aus dem Sonnensystem geworfen. Ihre Lebenszeit ist also relativ kurz und ihre Population muss st\u00e4ndig erneuert werden. Wo der Nachschub an erdnahen Asteroiden her kommt, wissen wir: die stammen aus dem Hauptg\u00fcrtel der Asteroiden wo sie durch die Resonanzen mit Jupiter<\/a> ins innere Sonnensystem umgelenkt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n

Gleiches hat man sich bei den Zentauren vorgestellt. Die sollen aus dem Kuiperg\u00fcrtel<\/a> stammen. Das ist ein Asteroideng\u00fcrtel, der sich au\u00dferhalb der Neptunbahn befindet und die Resonanzen mit Neptun k\u00f6nnen sie in den Bereich zwischen den \u00e4u\u00dferen Planeten bringen. <\/p>\n

Eine Arbeit die vor kurzem erschienen ist, schl\u00e4gt nun eine zweite M\u00f6glichkeit vor: die Zentauren k\u00f6nnten ehemalige Neptuntrojaner sein! In ihrem Artikel mit dem Titel „The Neptune Trojans – a new source for the Centaurs?“<\/a> haben Jonathan Horner<\/i> und Patryk Lykawka<\/i> genau dieses Szenario untersucht. <\/p>\n

Die Arbeit baut auf den Ergebnissen des Artikels auf, den ich gestern vorgestellt habe<\/a>. Dort wurde untersucht, wie sich Asteroiden verhalten, die schon Neptuntrojaner sind, wenn Neptun durch eine Scheibe von weiteren Asteroiden migriert. Diese Migration hat tats\u00e4chlich in der Fr\u00fchzeit des Sonnensystems stattgefunden<\/a>. Damals sind Saturn, Uranus und Neptun nach au\u00dfen gewandert (und Jupiter nach innen). Bei dieser Bahnvergr\u00f6\u00dferung hat Neptun einige seiner urspr\u00fcnglichen Trojaner verloren – aber auch neue aus der Asteroidenscheibe eingefangen. <\/p>\n

Wer wird zum Zentaur?<\/strong><\/big><\/p>\n

Horner und Lykakwa haben nun zuerst einmal nachgesehen, wieviel Trojaner Neptun in den Simulation im Laufe der Zeit eigentlich verloren hat. Das n\u00e4chste Bild zeigt die Ergebnisse:<\/p>\n\"i-25ef180afc8db1c9a59977e433220dcd-trozen1-thumb-500x251.jpg\"<\/a><\/form>\n

Die vier Kurven beziehen sich auf die vier verschiedenen Migrationssimulationen aus dem vorherigen Artikel. Die y-Achse zeigt den Prozentsatz an Trojanern an, die bei Neptun verbleiben (in logarithmischen Ma\u00dfstab); auf der x-Achse ist die Zeit zu sehen (ebenfalls in logarithmischen Ma\u00dfstab). Der Zeitraum betr\u00e4gt ein Milliarden Jahre (die Achsenbeschriftung ist offensichtlich falsch). <\/p>\n

Man sieht auf jeden Fall deutlich, dass Neptun kontinuierlich Trojaner verliert – und nicht nur w\u00e4hrend einer bestimmten Phase der Migration.<\/p>\n

Aber was passiert nun mit diesen verlorenen Trojanern? Dazu haben Horner und Lykakwa den ersten tats\u00e4chlichen Neptuntrojaner untersucht, der entdeckt wurde. Er tr\u00e4gt den Namen 2001 QR322<\/i> und die Autoren haben jede Menge Klone<\/i> dieses Asteroiden erzeugt. Die Bahnelemente<\/a> eines Himmelsk\u00f6rpers sind ja immer nur innerhalb gewisser Fehlergrenzen bekannt. Man hat nun einfach jede Menge fiktive Asteroiden erzeugt, deren Bahnen alle innerhalb dieser Fehlergrenzen liegen. Insgesamt waren es 19683 Klone bei denen man untersucht hat, wie sich ihre Bahnen im Lauf der Zeit entwickeln. <\/p>\n

Wie schon die ersten Simulationen gezeigt haben, verliert Neptun im Zuge der Migration viele seiner Trojaner – das gleiche ist auch bei einigen der Klone passiert. Die bewegen sich dann nicht mehr in der N\u00e4he der Lagrangepunkte sondern kommen Neptun nahe und k\u00f6nnen durch dessen starke Gravitationskraft in den Bereich zwischen den Planeten geschleudert werden – sie werden also zu Zentauren! Ein Beispiel daf\u00fcr sieht man in diesem Bild:<\/p>\n\"i-50bcd0d3ad43f7c8bcceab51fd388ee3-trozen2-thumb-500x149.png\"<\/a><\/form>\n

Aufgetragen ist die Entwicklung der gro\u00dfen Halbachse im Laufe der Zeit (in schwarz) und die Entwicklung des Perihelabstands (in blau) – das ist der minimale Abstand zur Sonne, den der Asteroid entlang seiner Bahn haben kann. Im linken Bild sind die ersten 20 Millionen Jahre der Simulation angezeigt: die Halbachse des Trojaners ist mit der des Neptun identisch und er ist w\u00e4hrend dieser Zeit tats\u00e4chlich ein Neptuntrojaner. Dann aber wird er von Neptun versto\u00dfen und seine Halbachse \u00e4ndert sich dramatisch. Das sieht man im rechten Bild. Zuerst vergr\u00f6\u00dfert sich die Bahn des Asteroiden (der nun kein Trojaner mehr ist), dann verkleinert sie sich wieder und er springt wild zwischen den \u00e4u\u00dferen Planeten hin und her – er ist ein Zentaur geworden! Schlie\u00dflich endet er als Mitglied der Jupiter-Familie<\/a> (eine Gruppe von Kometen) und wird von Jupiter aus dem Sonnensystem geworfen. <\/p>\n

Absch\u00e4tzungen<\/strong><\/big><\/p>\n

Neptuntrojaner k\u00f6nnen als zu Zentauren werden. Die Frage ist nun: stellen sie einen relevanten Anteil an der Gesamtpopulation der Zentauren da? Um das zu beantworten, muss man zwei Paramater kennen: die Gesamtzahl der Neptuntrojaner und die ihre typische Lebensdauer. <\/p>\n

Die Analyse der Trojanerklone von Lykakwa und Horner hat gezeigt, dass diese eine dynamische Halbwertszeit von 600 Millionen Jahre haben. Die Anzahl der Trojaner, deren Bahnen denen von 2001 QR322 \u00e4hneln, halbiert sich also alle 600 Millionen Jahre.<\/p>\n

Die Gesamtzahl der Trojaner ist nat\u00fcrlich nicht exakt bekannt. Wir haben gerade mal 6 St\u00fcck entdeckt. Verschiedene andere theoretische \u00dcberlegungen und Planetenentstehungsmodell deuten aber darauf hin, dass ihre Zahl mit der Zahl der Asteroiden im Hauptg\u00fcrtel vergleichbar ist. Die wird (f\u00fcr die gro\u00dfen Objekte mit \u00fcber einem Kilometer Durchmesser) auf 700000 bis 1,7 Millionen St\u00fcck gesch\u00e4tzt. Wenn wir konservativ sch\u00e4tzen heisst das also, dass es mindestens eine Million gro\u00dfe Neptuntrojaner gibt. Wenn wir ebenso konservativ eine dynamische Halbwertsszeit von 2 Milliarden Jahren annehmen (2001 QR322 muss ja nicht unbedingt repr\u00e4sentativ f\u00fcr alle Trojaner sein), dann heisst das, das w\u00e4hrend der letztn 2 Milliarden Jahre eine Million Neptuntrojaner zu Zentauren wurde – also ein Asteroid alle 2000 Jahre. Insgesamt w\u00fcrden die Neptuntrojaner damit 6% der Gesamtpopulation der Zentauren ausmachen. <\/p>\n

Aber wie gesagt: diese Absch\u00e4tzung war extrem konservativ. Verwendet man Werte, die vermutlich realistischer sind kommt man auf eine Rate von einem Trojaner pro 200 Jahre, der zu einem Zentauren wird und einem Anteil von 60% an der Gesamtpopulation! Folgt man noch optimistischer Absch\u00e4tzungen – die aber immer noch realistisch sind – dann wird alle 60 Jahre ein Trojaner zu einem Zentauren und die Neptuntrojaner stellten damit die absolut dominante Quelle der Zentauren da!<\/p>\n

Lykakwa und Horner schreiben in ihrem Artikel selbst, dass die Absch\u00e4tzunge im Moment noch nicht mehr sind als eben Absch\u00e4tzungen. Es gibt allerdings auch Beobachtungsdaten, die ihre These unterst\u00fctzen. Man wei\u00df, dass die Zentauren in zwei verschiedenen Arten vorkommen: rot und blau (das ist die Farbe, die in ihrem Spektrum dominiert und die auf die Oberfl\u00e4chenbeschaffenheit zur\u00fcckzuf\u00fchren ist). Die Trojaner sind nun ebenfalls blau (im Gegensatz zu den eher roten Kuiperg\u00fcrtelasteroiden aus dem die anderen Zentauren stammen) und wenn sie die dominante Quelle der Zentauren darstellen, dann sollten blaue Zentauren in der Mehrheit sein – was durch Beobachtungsergebnisse best\u00e4tigt wird. <\/p>\n

Die aktuellen Daten scheinen also ein Szenario zu bevorzugen, bei dem die Neptuntrojaner einen signifikanten Anteil der Zentauren produzieren. Wie gro\u00df dieser Anteil aber tats\u00e4chlich ist, werden erst zuk\u00fcnftige Beobachtungsdaten zeigen. <\/p>\n

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J. Horner, & P. S. Lykawka (2010). The Neptune Trojans – a new source for the Centaurs? MNRAS 402, 13-20 (2010)<\/span> arXiv: 1002.2022v2<\/a><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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