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Os asteróides Tróianos

A descoberta, em 1906, do asteróides Aquiles, que partilha a órbita de Júpiter à volta do Sol, foi a confirmação observacional de uma previsão teórica feita no século XVIII pelo matemático francês Lagrange.

Este estudou o movimento de um asteróides sujeito à força gravitacional exercida pelo Sol e por um planeta, e mostrou que este problema tem cinco configurações de equilíbrio relativo (isto é, posições que o asteróides pode ocupar mantendo sempre a mesma distância em relação ao Sol e ao planeta). Quando observadas por um habitante do planeta (ou seja, a partir de um referencial em órbita com o planeta à volta do Sol), estas configurações correspondem a pontos fixos (os chamados pontos lagrangianos): dois destes (L4 e L5 na Fig. 1) ocupam os vértices de dois triângulos equiláteros cuja base comum é a distância do Sol ao planeta (estes dois corpos estão assinalados, respectivamente, com círculo pequeno e círculo grande na Fig. 1). Os outros três pontos lagrangianos são colineares com o Sol e o planeta e estão assinalados com x na Fig. 1.

Fig. 1 Esquema representando as posições do Sol (no centro) e de um planeta (indicado pelo círculo pequeno, à direita) em órbita circular em torno do Sol. Os pontos lagrangianos estáveis deste sistema estão assinalados como L4 e L5, enquanto que as cruzes indicam os outros pontos (instáveis) de Lagrange.
O interesse astrofísico dos pontos lagrangianos reside no facto de estes serem pontos de equílibrio, logo são locais onde um asteróides permanecerá, à partida, indefinidamente. No entanto, na prática só será de esperar encontrar um asteróides na vizinhança de um ponto lagrangiano caso este seja estável (dado que também poderia ser um ponto de equilíbrio instável). É fácil de compreender porquê se imaginarmos uma bola colocada numa superfície como a da Fig. 2, onde A, B e C são, obviamente, pontos de equilíbrio. Se sujeitarmos a bola a uma perturbação, ela rolará dos cumes A e C (estes são pontos de equílibrio instáveis). No entanto, no caso do ponto B, se a perturbação for suficientemente pequena, a bola oscilará à volta de B (que é portanto um ponto de equílibrio estável, dentro de uma certa região de estabilidade limitada por A e C).

Lagrange mostrou que, enquanto que os pontos colineares são instáveis, L4 e L5 são estáveis, ou seja, existe uma certa região de estabilidade à volta de L4 e L5. Embora o tamanho desta possa ser muito pequeno, sabe-se, no entanto, hoje em dia, que existem órbitas que oscilam à volta de L4 ou L5 (as regiões finas desenhadas na Fig. 1) com amplitudes que podem atingir cerca de 150 graus, embora a prova teórica da estabilidade de regiões deste tamanho não esteja ainda estabelecida.

Até à data foram observados cerca de 600 asteróidess em órbitas na vizinhança de L4 e L5 de Júpiter, um grupo ao qual Aquiles pertence. Estes são conhecidos como os asteróidess Tróianos por terem sido baptizados com os nomes dos heróis da guerra mítica de Tróia. De momento é também conhecido um asteróides com uma órbita na vizinhança de L5 de Marte.

No que diz respeito aos outros planetas do Sistema Solar, a existência de asteróides deste tipo, com órbitas associadas a esses planetas, é ainda uma questão de debate.

Fig. 2 Ilustração de casos de equilíbrio estável (B) e instável (A e C).
Doutora Helena Morais
Observatório Astronómico de Nice, França


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