Waar 2020 XL5 aan de dageraadshemel zou verschijnen als we hem met het blote oog vanuit Chili zouden kunnen zien. NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva, CC BY-NC-SA
Onderzoek heeft uitgewezen dat de aarde een asteroïde van nauwelijks een kilometer doorsnee volgt in zijn baan om de zon – pas het tweede lichaam van die soort dat ooit is waargenomen. Hij gaat gemiddeld twee maanden eerder dan de aarde rond de zon en danst vooraan rond als een opgewonden heraut van onze komst.
Dit object, bekend als 2020 XL₅, werd voor het eerst waargenomen in december 2020 met behulp van Pan-STARRS telescopen op de top van Haleakala op het Hawaïaanse eiland Maui. Maar om zijn baan te bepalen waren vervolgwaarnemingen nodig met de 4,1-meter SOAR-telescoop (Southern Astrophysical Research) in Chili.
500 jaar van 2020 XL5 banen uitgezet, ten opzichte van de aarde.
Door Phoenix7777 – Eigen werkGegevensbron: HORIZONS System, JPL, NASA CC BY-SA 4.0
Op basis van deze gegevens heeft een team onder leiding van planeetwetenschapper Toni Santana-Ros van de Universiteit van Alicante in Spanje nu bekend gemaakt dat 2020 XL₅ voor tenminste de komende duizenden jaren gevangen zit in een baan rond een van de Zon-Aarde “Lagrangepunten”. Dit zijn punten waar de zwaartekracht van de aarde en de zon in evenwicht zijn om stabiele locaties te creëren. Dit betekent dat het object gelijke tred houdt met de aarde terwijl het rond de zon draait.
Lagrangepunten bestaan ook rond andere planeten, het zijn evenwichtspunten voor elk voorwerp met een kleine massa onder invloed van twee veel massievere lichamen. Er zijn drie van zulke punten op de lijn Zon-Aarde (L1, L2 en L3, zie afbeelding hieronder), voor het eerst wiskundig ontdekt door de Zwitserse wiskundige Leonhard Euler. Ruimtetuigen, zoals de James Webb Space Telecope (op L2) en de DSCOVR (op L1), kunnen daar met slechts een klein verbruik van brandstof worden gehouden.
De Lagrangepunten in verband met de aardbaan (afmetingen en afstanden niet op schaal).
NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva
Twee andere punten, L4 en L5, werden in 1772 ontdekt door Eulers student Joseph-Louis Lagrange. Hier is een voorwerp met een kleine massa dat een gelijkzijdige driehoek vormt met Zon en Aarde in een stabiel evenwicht. Deze punten liggen 60 graden voor en 60 graden achter de Aarde, en omdat 60 graden (zie afbeelding hierboven) een zesde van de aardbaan is komt dit neer op twee maanden afstand.
Als een voorwerp met een kleine massa zodanig wordt verstoord dat het zich verwijdert van L4 of L5, trekt de gecombineerde zwaartekracht van de Zon en de Aarde het terug – en buigt zijn pad in een stabiele baan rond het Lagrangepunt dat er nierboonvormig uitziet ten opzichte van de Aarde.
XL5, maar geen vuurbal
2020 XL₅ wordt een Trojaanse metgezel van de Aarde genoemd naar analogie van Jupiters Trojaanse asteroïden. Jupiter deelt zijn baan met bijna tienduizend bekende asteroïden, de helft daarvan vóór Jupiter, en de andere helft erachter. De eerste daarvan, die in 1906 werd ontdekt, kreeg de naam Achilles, naar een centraal personage bij de belegering van Troje in de Ilias van Homerus.
Er ontwikkelde zich een conventie om elk van hen naar een held uit hetzelfde verhaal te noemen. Alleen zij die achter Jupiter staan (gegroepeerd op de Zon-Jupiter L5 positie) krijgen Trojaanse namen, zoals Hektor, terwijl zij die voor Jupiter staan (op L4) Griekse namen krijgen, zoals Achilles. Collectief, of ze nu op L4 of L5 staan, worden ze allemaal Trojanen genoemd.
Posities van asteroïden, met Jupiters Trojanen in groen.
Mdf bij Engelse Wikipedia, Publiek domein, via Wikimedia Commons
Er zijn nu kleine aantallen Trojaanse asteroïden ontdekt die geassocieerd zijn met Neptunus (23), Uranus (1) en Mars (9). Maar 2020 XL₅ is pas de tweede Trojaanse begeleider van de aarde die is gevonden. De eerste, 2010 TK₇, werd in 2010 ontdekt. Die is maar zo’n 300 meter in doorsnee, dus 2020 XL₅ steekt daar met een doorsnee van zo’n 1,2 km flink bovenuit.
Er zijn waarschijnlijk nog veel meer aardse Trojanen, maar die zijn vanaf de aarde moeilijk te ontdekken omdat ze alleen vrij laag aan de vooravond te zien zijn als ze op L4 staan, zoals zowel 2010 TK₇ als 2020 XL₅, of net na zonsondergang als ze op L5 staan (waar er tot nu toe nog geen zijn gevonden). Hun banen zijn niet stabiel over miljoenen jaren, dus kunnen het geen overblijfselen zijn die er al zijn sinds de vorming van de Aarde, maar moeten ze later op hun plaats zijn afgedreven.
De SOAR waarnemingen konden echter aantonen dat 2020 XL₅ een koolstofrijke asteroïde lijkt te zijn (C-type genoemd). Het is dus een monster van waaruit het Zonnestelsel is opgebouwd, en het zou leerzaam zijn om de Trojaanse metgezellen van de Aarde nader te bestuderen als voorbeelden van onveranderd materiaal.
Maar zouden we ze kunnen delven of op andere manieren gebruiken? Santana-Ros merkt op dat 2020 XL₅ een baan heeft die boven en onder het baanvlak van de Aarde schommelt. Dit betekent dat om een ruimteschip in een rendez-vous te manoeuvreren (om er omheen te draaien of erop te landen) een aanzienlijke snelheidsverandering nodig zou zijn. Dat zou waarschijnlijk te veel brandstof vergen om praktisch te zijn. Hetzelfde geldt voor de TK₇ 2010.
De studie wijst er echter op dat als andere Aardse Trojanen worden gevonden in banen die minder gekanteld zijn, deze handige bases zouden kunnen zijn als halteplaatsen voor verkenning van het zonnestelsel. Ze zouden veel gemakkelijker op te stijgen zijn dan de Aarde of de Maan omdat hun zwaartekracht zo gering is. Ze zouden zelfs een bron van grondstoffen kunnen zijn die we kunnen delven.
David Rothery is hoogleraar planetaire geowetenschappen aan de Open Universiteit. Hij is mede-leider van de Mercury Surface and Composition Working Group van de European Space Agency's, en mede-onderzoeker aan MIXS (Mercury Imaging X-ray Spectrometer) die nu op weg is naar Mercurius aan boord van de Mercury orbiter BepiColombo van de European Space Agency's. Hij heeft financiering ontvangen van de UK Space Agency en de Science & Technology Facilities Council voor werkzaamheden in verband met Mercurius en BepiColombo, en van de Europese Commissie in het kader van haar Horizon 2020-programma voor werkzaamheden op het gebied van planetaire geologische kartering (776276 Planmap). Hij is auteur van Planet Mercury – from Pale Pink Dot to Dynamic World (Springer, 2015), Moons: A Very Short Introduction (Oxford University Press, 2015) en Planets: A Very Short Introduction (Oxford University Press, 2010). Hij is Educator op de Open University's free learning Badged Open Course (BOC) on Moons en de equivalente FutureLearn Moons MOOC, en voorzitter van de Open University's level 2 course on Planetary Science and the Search for Life.
