木星のトロヤ群

木星のトロヤ群：太陽系形成の謎を解く小惑星群

木星のトロヤ群は、太陽を周回する木星と同じ軌道を持ち、特定のラグランジュ点に集まる小惑星の大集団です。これらの小惑星は、木星の前方（L4点）または後方（L5点）に約60度離れた位置に存在し、これらの領域で安定した軌道を維持しています。

トロヤ群の特徴

軌道: 平均軌道長半径は5.2天文単位で、木星とほぼ同じ。
位置: 木星のラグランジュ点L4とL5の周辺に分布。
数: 1kmを超えるものは約100万個と推定され、小惑星帯と同程度。
組成: 赤みがかった暗色で、特徴的なスペクトルを持たない。表面に水や有機化合物などの明確な証拠はまだ確認されていない。
密度: 観測から推測される密度は0.8から2.5g/cm³と幅がある。
起源: 太陽系初期に木星型惑星の移動時に捕獲されたと考えられている。

発見と観測の歴史

1772年、ラグランジュは、惑星と同じ軌道を共有する小天体が、特定のラグランジュ点に捕らえられる可能性を予測しました。しかし、その存在が実際に確認されたのは1906年、ドイツの天文学者マックス・ヴォルフが (588) アキレスを発見した時です。その後、(624) ヘクトル、(617) パトロクロスと相次いで発見され、観測技術の進歩とともに、発見数は増加し、現在では14,000個を超えるトロヤ群小惑星が確認されています。

1906年: マックス・ヴォルフが (588) アキレスを発見。
1906-1907年: アウグスト・コプフが (624) ヘクトルと (617) パトロクロスを発見。
1938年: 11個のトロヤ群小惑星が発見。
2024年: L4に9040個、L5に5431個が発見。

名前について

トロヤ群の小惑星には、トロヤ戦争の英雄にちなんだ名前が付けられています。L4点の小惑星はギリシャ側、L5点の小惑星はトロイ側の英雄の名前が使われるのが慣例ですが、例外も存在します。

数と質量

トロヤ群小惑星の総数は、1km以上のものが100万個以上と推定されていますが、2000年代後半の研究で、この推計は過大評価されていた可能性が指摘されています。最新の推計では、直径2km以上の小惑星は、L4に6.3 ± 1.0×10⁴個、L5に3.4 ± 0.5×10⁴個とされています。また、トロヤ群の総質量は、地球質量の約0.0001倍、小惑星帯の約5分の1と推定されています。

推定数: 1km以上で100万個以上。
総質量: 地球質量の0.0001倍程度。

軌道

トロヤ群小惑星は、5.05から5.35天文単位の軌道を公転し、ラグランジュ点の周りを揺れ動いています。この揺れ動く運動は「秤動」と呼ばれ、約150年の周期でオタマジャクシ軌道を描きます。また、トロヤ群には、馬蹄形軌道を描くものも存在すると考えられています。

族と衛星

トロヤ群には、小惑星帯と同様に、いくつかの小惑星族が確認されています。ただし、小惑星帯に比べると、族同士が重なりやすい傾向にあります。また、パトロクロスのように、二重小惑星も発見されています。

物理的性質

トロヤ群小惑星は、不規則な形状をした暗い天体であり、アルベド（反射率）は3％から10％程度と低い値を示します。自転周期は平均11.2時間程度ですが、より遅い自転周期を持つものも観測されています。

組成

分光観測の結果、トロヤ群小惑星は主にD型小惑星に分類されています。また、少数のP型やC型小惑星も存在します。表面には水や有機化合物の存在を示す明確な証拠は得られていませんが、一部の小惑星ではその存在を示唆する兆候が見られます。パトロクロスの密度は0.8g/cm³と低く、彗星やエッジワース・カイパーベルトの天体に近い可能性が示唆されています。

起源と進化

トロヤ群の起源については、二つの主要な仮説があります。

1. 同時形成説: 木星が形成される過程で、周辺の微惑星が重力で捕獲されたとする説。
2. 惑星移動説: 太陽系形成後に惑星が移動する際に、エッジワース・カイパーベルト天体が捕獲されたとする説。

トロヤ群の将来については、惑星との共鳴により無秩序な動きをするようになり、衝突による破片放出で、徐々に数が減っていくと予測されています。

探査計画

NASAは、[トロヤ群]]を詳しく探査するためのミッション「ルーシー」を2021年に打ち上げました。ルーシーは、2027年から2033年にかけて、複数のトロヤ群小惑星をフライバイ観測する予定です。また、宇宙航空研究開発機構]も、ソーラー電力セイルを用いた[[トロヤ群探査計画OKEANOSを検討しています。

まとめ

木星のトロヤ群は、太陽系形成の初期段階を解明するための貴重な手がかりとなる小惑星群です。今後の探査ミッションによって、その謎が解き明かされることが期待されています。

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