Troyano (cuerpo celestial)

En astronomía , un troyano es un cuerpo celeste pequeño (principalmente asteroides) que comparte la órbita de un cuerpo más grande, permaneciendo en una órbita estable aproximadamente 60° por delante o por detrás del cuerpo principal cerca de uno de sus puntos de Lagrange L4 _y L5 . _Los troyanos pueden compartir las órbitas de planetas o de lunas grandes .

Los troyanos son un tipo de objeto coorbital . En esta configuración, una estrella y un planeta orbitan alrededor de su baricentro común , que se encuentra cerca del centro de la estrella porque suele ser mucho más masiva que el planeta que la orbita. A su vez, una masa mucho menor que la de la estrella y el planeta, ubicada en uno de los puntos de Lagrange del sistema estrella-planeta, está sujeta a una fuerza gravitatoria combinada que actúa a través de este baricentro. Por lo tanto, el objeto más pequeño orbita alrededor del baricentro con el mismo período orbital que el planeta, y la configuración puede permanecer estable en el tiempo. ^{[ 1 ]}

En el Sistema Solar, la mayoría de los troyanos conocidos comparten la _{órbita de} Júpiter . Se dividen en el grupo griego en L4 (delante de Júpiter) y el grupo troyano en L5 (detrás de Júpiter). Se cree que existen más de un millón de troyanos de Júpiter de más de un kilómetro, ^{[ 2 ]} de los cuales más de 7000 están catalogados actualmente. En otras órbitas planetarias, solo se han encontrado hasta la fecha nueve troyanos de Marte , 31 de Neptuno , dos de Urano , dos de la Tierra y uno de Saturno . También se conoce un troyano temporal de Venus . Las simulaciones numéricas de estabilidad de la dinámica orbital indican que Saturno probablemente no tiene ningún troyano primordial. ^{[ 3 ]}

La misma configuración puede darse cuando el objeto principal es un planeta y el secundario es una de sus lunas, de modo que lunas troyanas mucho más pequeñas pueden compartir su órbita. Todas las lunas troyanas conocidas forman parte del sistema de Saturno . Telesto y Calipso son troyanas de Tetis , y Helena y Polideuces de Dione .

En 1772, el matemático y astrónomo ítalo-francés Joseph-Louis Lagrange obtuvo dos soluciones de patrón constante (colineal y equilátera) del problema general de los tres cuerpos . ^{[ 4 ]} En el problema restringido de los tres cuerpos, con una masa despreciable (que Lagrange no consideró), las cinco posibles posiciones de esa masa se denominan ahora puntos de Lagrange . El 12 de febrero de 1906, Max Wolf descubrió el asteroide troyano 588 Aquiles ; su contemporáneo Carl Charlier observó que el asteroide estaba atrapado en el punto L ₄ de Júpiter, y así 588 Aquiles fue el primer caso descubierto de aplicación práctica de los cálculos teóricos de Lagrange. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

El término «troyano» se refería originalmente a los asteroides troyanos ( troyanos jovianos ) que orbitan cerca de los puntos de Lagrange de Júpiter. Estos asteroides han recibido nombres de personajes de la Guerra de Troya de la mitología griega . Por convención, los asteroides que orbitan cerca del punto L4 de Júpiter reciben nombres de personajes del bando griego en la guerra, mientras que los que orbitan cerca del punto _{L5 de} Júpiter pertenecen al bando troyano. Existen dos excepciones, nombradas antes de que se adoptara esta convención: 624 Hektor en el _grupo L4 y 617 Patroclus en el _grupo L5 . ^{[ 7 ]}

Los astrónomos estiman que los troyanos jovianos son aproximadamente tan numerosos como los asteroides del cinturón de asteroides . ^{[ 8 ]}

Más tarde, se encontraron objetos orbitando cerca de los puntos de Lagrange de Neptuno , Marte , la Tierra , ^{[ 9 ]} Urano y Venus . Los planetas menores en los puntos de Lagrange de planetas distintos de Júpiter pueden denominarse planetas menores lagrangianos. ^{[ 10 ]}

• Se conocen cuatro troyanos marcianos : 5261 Eureka , (101429) 1998 VF 31 , (311999) 2007 NS 2 y (121514) 1999 UJ 7 , el único cuerpo troyano en la "nube" principal en L ₄ , ^{[ 11 ] [ 12 ]} También parecen existir (385250) 2001 DH 47 , (816688) 2011 SC 191 y 2011 UN 63 , pero estos aún no han sido aceptados por el Centro de Planetas Menores .
• Se conocen 28 troyanos neptunianos , ^{[ 13 ]} pero se espera que los grandes troyanos neptunianos superen en número a los grandes troyanos jovianos por un orden de magnitud . ^{[ 14 ] [ 15 ]}
• (706765) 2010 TK 7 fue confirmado como el primer troyano terrestre conocido en 2011. Se encuentra en elpunto lagrangiano L _{4 , que se ubica delante de la Tierra.} ^{[ 16 ] (614689 )} 2020 XL 5 fue descubierto como otro troyano terrestre en 2021. También se encuentra en L _4. ^{[ 17} ] ^{[ 18 ]}
• (687170) 2011 QF 99 fue identificado como el primer troyano de Urano en 2013. Se encuentra en el punto lagrangiano L _4. Un segundo, (636872) 2014 YX 49 , fue anunciado en 2017. ^{[ 19 ]}
• 2013 ND 15 es un troyano venusino temporal, el primero en ser identificado.
• Los grandes asteroides Ceres y Vesta tienen troyanos temporales. ^{[ 20 ]}
• Saturno tiene 1 troyano conocido en el punto lagrangiano L _{4 ,} 2019 UO ₁₄ . ^{[ 21 ]}

La estabilidad de un sistema formado por una estrella, un planeta y un troyano depende de la magnitud de las perturbaciones a las que está sometido. Por ejemplo, si el planeta tiene la masa de la Tierra y hay un objeto con la masa de Júpiter orbitando esa estrella, la órbita del troyano sería mucho menos estable que si el segundo planeta tuviera la masa de Plutón.

Como regla general, es probable que el sistema tenga una larga vida útil si m ₁ > 100 m ₂ > 10 000 m ₃ (donde m ₁ , m ₂ y m ₃ son las masas de la estrella, el planeta y el troyano).

Más formalmente, en un sistema de tres cuerpos con órbitas circulares, la condición de estabilidad es 27( m ₁ m ₂ + m ₂ m ₃ + m ₃ m ₁ ) < ( m ₁ + m ₂ + m ₃ ) ² . Así que el troyano siendo una mota de polvo, m ₃ →0, impone un límite inferior a ⁠ m ₁ / m ₂ ⁠ de ⁠ 25+√621 / 2 ⁠ ≈ 24.9599. Y si la estrella fuera hipermasiva, m ₁ →+∞, entonces bajo la gravedad newtoniana, el sistema es estable independientemente de las masas del planeta y del troyano. Y si ⁠ m ₁ / m ₂ ⁠ = ⁠ m ₂ / m ₃ ⁠ , entonces ambos deben exceder 13+√168 ≈ 25.9615. Sin embargo, todo esto presupone un sistema de tres cuerpos; una vez que se introducen otros cuerpos, aunque sean distantes y pequeños, la estabilidad del sistema requiere proporciones aún mayores.

• Órbita de Lissajous : trayectoria orbital cuasiperiódica 
• Lista de objetos en los puntos de Lagrange
• Órbita de renacuajo : tipo de movimiento coorbital de un cuerpo pequeño en órbita con respecto a un cuerpo más grande en órbita. 
• Paquete de ondas troyano : paquete de ondas que no es estacionario ni se propaga.