Dove sono i troiani terrestri?

Conosciamo, tracciamo e cataloghiamo abitualmente migliaia di oggetti vicini alla Terra, i cosiddetti NEOs (Near-Earth Objects). Eppure nelle nostre informazioni mancano degli importanti gruppi di asteroidi: i troiani terrestri.

Ogni sistema di due corpi (come quello Sole-Terra) presenta alcuni punti particolari in cui l’attrazione gravitazionale si annulla ed il corpo resta in equilibrio. Questo avviene perché se mettiamo un asteroide in uno di questi punti, esso viene attirato dal Sole in misura uguale a quanto viene attirato dalla Terra. Tali punti vengono detti punti di Lagrange indicati con la lettera L seguita da un numero: L1, L2…L5. Si tratta di un problema dei tre corpi, in cui abbiamo due corpi maggiori ed uno poco massiccio la cui influenza gravitazionale sugli altri due è trascurabile.

La disposizione dei punti di Lagrange e la traccia delle orbite degli asteroidi disposti nel sistema. Credits: WikiMedia

L1 è sicuramente il punto più intuitivo perché disposto tra i due corpi. Sulla stessa linea ma celato da uno dei due corpi rispetto all’altro si trovano L2 ed L3. Molto meno intuitivi sono L4 ed L5, disposti ai vertici di triangoli dei quali gli altri due vertici sono occupati proprio dal Sole e dal nostro pianeta. Questi due punti sono diversi dai primi tre anche dal punto di vista dinamico. Si dice infatti che L1, L2 ed L3 sono punti di equilibrio instabile in quanto è sufficiente spostare leggermente il nostro asteroide da quel punto per determinare un moto in direzione di uno dei due corpi. L4 ed L5 sono invece punti di equilibrio stabile, ossia spostando l’asteroide questo entrerà in orbita attorno al punto di Lagrange.

Proprio ad orbitare attorno ad L4 ed L5 si trovano i cosiddetti asteroidi troiani (chiamati così perché quelli di Giove sono stati definiti con riferimento all’Iliade con i nomi del campo greco in L4 e di quello troiano in L5), ossia asteroidi che, vagando, si sono trovati a cadere nella zona attorno a tali punti, entrando in orbita.

Tornando all’argomento del commento di Renu Malhotra pubblicato su Nature Astronomy, c’è un buco nella nostra conoscenza dello spazio attorno alla Terra in quanto non conosciamo quali e quanti troiani terrestri esistano. Conosciamo infatti asteroidi troiani di Giove, Marte e Nettuno, ma di quelli terrestri ne conosciamo solo uno. 2010 Tk7, scoperto dalla missione WISE è infatti l’unico oggetto di questa categoria che attualmente conosciamo. Questo è stato scoperto perché la sua orbita è molto caotica ed ogni circa due secoli si avvicina molto alla Terra (pur rimanendo nella regione dei troiani). Possiamo però supporre che esista una popolazione di troiani più stabili anche per la Terra e la loro conoscenza ci fornirebbe preziose informazioni sull’ambiente che ci circonda.

Ma quindi perché c’è questo buco nelle nostre conoscenze? Perché la posizione di L4 ed L5 rispetto alla Terra è scomoda da osservare e richiede che la ricerca venga fatta al crepuscolo o all’alba, quando il cielo è ancora luminoso e distinguere oggetti così deboli non è affatto semplice. Inoltre questi oggetti non si possono trovare all’opposizione, la geometria in cui tutta la superficie a noi visibile risulta illuminata (come nel caso della Luna piena), cosa che li rende ancora meno visibili.

Circa 20 anni fa, una ricerca condotta dalle Hawaii di Whiteley e Tholen ha tentato di cercare gli oggetti in L5 ma nessun asteroide è stato trovato nei limiti del telescopio e delle condizioni atmosferiche (la magnitudo limite era 22.8 e quindi nessun oggetto più luminoso di questo valore è stato trovato, il che non esclude che ci siano oggetti meno luminosi). OSIRIS-REx la missione dell’asteroide Bennu è passata vicino ad L4, ma anche in questo caso, nessun oggetto è stato trovato (il limite stimato sembrava in ogni caso essere simile a quello di Whiteley e Tholen). Hayabusa2, la missione della JAXA ha fatto lo stesso in L5, ed anche in questo caso nessun risultato, ma in ogni caso non è stato ancora pubblicato alcun articolo in merito.

Uno schema delle orbite degli asteroidi troiani attorno ai punti lagrangiani L4 ed L5 (in verde) e di quelli con orbita a ferro di cavallo (in blu). Credits: Nature Astronomy.

Siccome si pensa che l’orbita terrestre non sia mai stata perturbata fortemente a partire dalla sua formazione, sembra plausibile che anche la posizione dei punti L4 ed L5 sia rimasta stabile e quindi potrebbero essere presenti asteroidi primordiali rimasti stabilmente imperturbati attorno a questi punti. Inoltre, questa popolazione può essere stata arricchita da frammenti ed asteroidi arrivati successivamente in questa regione, come potrebbe essere il caso di 2010 TK7.

Se gli asteroidi più stabili esistono, avrebbero velocità relative alla Terra minori e potrebbero essere appetibili obiettivi per future missioni spaziali di esplorazione asteroidale. Studiare questi oggetti accrescerebbe le nostre conoscenze del Sistema Solare primordiale e della formazione dei pianeti terrestri, comprese la nostra Terra e Luna.

Fonte: Nature Astronomy

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