Z dr. hab. Marcinem Wieśniakiem, prof. UG z Wydziału Matematyki, Fizyki i Informatyki UG o planetoidzie trojańskiej Ziemi, której odkrycie potwierdzili astronomowie oraz o związkach starożytnej Grecji z kosmosem i astrogórnictwie rozmawia Ewa Karolina Cichocka.

Ewa Karolina Cichocka: - Świat astronomów obiegła informacja o potwierdzeniu odkrycia  drugiej planetoidy trojańskiej Ziemi. Do tego trzykrotnie większej, niż poprzednia. Panie profesorze, czym są planetoidy trojańskie, czym odróżniają się od innych planetoid i skąd pochodzi ta nazwa?

Dr hab. Marcin Wieśniak, prof. UG: - O ile rozwiązanie problemu dwóch przyciągających się ciał było dla fizyków stosunkowo łatwe, o tyle problem trzech ciał jest bardzo skomplikowany. Szczególne rozwiązanie tego drugiego podał w 1772 roku Joseph-Louis Lagrange: jeżeli dwa ciała orbitują wokół wspólnego środka masy, trzecie, bardzo lekkie, może znajdować się m.in. w takim punkcie, że trzy ciała razem tworzą trójkąt równoboczny w płaszczyźnie orbity.

Są dwa takie punkty, nazwane L4 i L5, punkty L1, L2 i L3 również opisują rozwiązanie problemu trzech ciał, ale leżą na linii łączącej dwa masywne ciała i zawsze są niestabilne. Na początku XX w. zaczęto odkrywać planetoidy w takim układzie Jowisz-Słońce.

Ponieważ odkrycia astronomiczne były wtedy jeszcze dość skromne, postanowiono pozostać przy nazewnictwie ze starożytnej Grecji i nawiązać do mitu wojny trojańskiej. I tak planetoidy w punkcie  L4 (czy raczej jego okolicach), wyprzedzające Jowisza, to obóz grecki, a te goniące go z okolic punktu L5 to obóz trojański. Ta  druga nazwa, ze względu na brak konotacji narodowych stała się powszechna dla obiektów o takich orbitach powiązanych z innymi ciałami.

Planetoida 2020 XL5 jest duża, bo mierzy około 1 km średnicy. Czy utrzyma  swoją stabilną pozycję? I czy to  towarzystwo jest dla nas bezpieczne?

- 1 km to było dużo, kiedy mówiliśmy o 1994 PC1, obiekcie, który zbliżył się do Ziemi, w otchłaniach Układu Słonecznego to jednak mało.

Teoretycznie punkty L4 i L5 są stabilne, jednak studnia potencjału trzymającego 2020 XL5 w jest płytka i oddziaływanie innych planet, przede wszystkim Wenus, wyrwie planetoidę z tej pułapki, zapewne za kilka tysięcy lat. Póki co, nie ma symulacji mówiących o tym, że później obiekt ten znacząco zbliży się do Ziemi.

Mamy odkryte dwie planetoidy trojańskie: 2010 TK7 i 2020 XL5. Naukowcy twierdzą, że trojańczyków może być więcej, ale nie zostały jeszcze wykryte. Na czym polega trudność w ich wykryciu i obserwacji?

- Problemem jest ich wyjątkowo niska jasność. Wiemy już, że większe obiekty nie chcą być naszymi trojańczykami, więc musimy się skupić na drobnych ciałach, które są od nas bardzo oddalone.

Warto tu wspomnieć o polskim akcencie w badaniach punktów L4 i L5. W 1961 roku istnienie Księżyców pyłowo-gazowych Ziemi w układzie Ziemia-Księżyc przewidział prof. Kazimierz Kordylewski. Stało się to wyznacznikiem jego kariery naukowej przy znaczącym poparciu ówczesnych władz, jednak wspierał się metodami o bardzo wątpliwej rzetelności: jedynie obserwacjami gołym okiem. Od tego czasu znaleziono jedynie kilka poszlak obserwacyjnych takich księżyców, a pomimo niesamowitego rozwoju techniki nadal brakuje zdjęć jednoznacznie rozstrzygających tą kwestię.

Uważa się, że trojańczyki mogą zawierać elementy składowe Ziemi. Czy to znaczy, że mogą być potencjalnymi źródłami zasobów i bazami misji kosmicznych?

- Zapewne obiekty takie jak trojańczycy tworzyły młodą Ziemię. O astrogórnictwie na planetoidach mówi się dość dużo, jest nawet o tym umowa pomiędzy Polską a Luksemburgiem. Zaletą eksploracji trojańczyków są stałe, choć dość trudne możliwości komunikacyjne, a także warunki termiczne, znane nam z Księżyca. Czas pokaże na ile realne są te plany.

Z tych samych względów w punktach Lagrange'a realizuje się różne misje bezzałogowe, w których przeszkadza bliskość Ziemi. Natomiast jako bazy wypadowe dla misji, zwłaszcza załogowych, punkty Lagrange'a są bez sensu. Astronauci lataliby głównie na Marsa, a to nie po drodze.

Obserwacje 2020 XL5 zostały  wykonane za pomocą teleskopów  w Arizonie i na Wyspach Kanaryjskich. Rozumiem, że obserwacje takiego obiektu poza obserwatorium nie są możliwe?

- Planetoidy 1994 PC1 i 2020 XL5 są do siebie bardzo podobne, zwłaszcza jeżeli chodzi o rozmiar. Ta pierwsza przy odległości 1,2 mln km miała jasność około 10 magnitudo, ta druga jest 100 razy dalej, więc będzie 10 tys. razy ciemniejsza, czyli jest aż dwudziestej wielkości gwiazdowej. To setki milionów razy mniej światła, niż z najjaśniejszych gwiazd na nocnym niebie. Po pierwsze światło z lamp ulicznych daje w większości miejsc jaśniejsze tło. Po drugie, do takich obiektów potrzebujemy już  teleskopów o wielkościach praktycznie niespotykanych wśród amatorów.

Dziękuję serdecznie za rozmowę.

Foto: https://photojournal.jpl.nasa.gov/

Poniżej: dr hab. Marcin Wieśniak, prof. UG, archiwum prywatne