Eşyörüngesel hareket

Eş-yörüngesel hareket, iki veya daha fazla sayıda astronomik cismin (asteroitler, uydular veya gezegenler gibi) birincil cisim yörüngesiyle aynı veya benzer mesafede bulunan bir yörüngede seyretmesi durumudur. Başka bir deyişle bu cisimler, 1:1 ortalama hareket rezonansında veya ters yönlü ise 1:-1 rezonansındadır.^[1]

Eş yörüngeli cisimler, librasyon noktalarına bağlı olarak çeşitli sınıflara ayrılır. Bunlardan en yaygın olanı ve en bilineni ise L₄ ve L₅ olarak adlandırılan ve büyük cismin 60 derece önünde veya arkasında yer alan iki kararlı Lagrange noktasından birinin etrafında salınım durumunda bulunan truva cisimleridir. Diğer bir sınıflandırma ise, cisimlerin daha büyük olan gök cisminin 180 derece çevresinde salınım yaptığı at nalı yörüngelerdir. Birincil cisme göre 0 derece civarında librasyon yapan cisimler ise yarı uydu olarak adlandırılır.^[2]

İki eş yörüngeli cismin benzer kütlelere sahip olması ve dolayısıyla birbirleri üzerinde ihmal edilemez bir etki göstermeleri durumunda değişim yörüngesi oluşur. Bu cisimler birbirlerine yaklaştıklarında birbirlerinin yarı büyük eksenlerini veya dış merkezliklerini devralırlar.

Eş yörüngesel cisimlerin ilişkisini tanımlamak için kullanılan yörünge parametreleri, enberi boylamı farkı ve ortalama boylam farkıdır. Enberi boylamı, ortalama boylam ile ortalama anomalinin toplamıdır ${\displaystyle ({\lambda }=\varpi +M)}$. Ortalama boylam ise çıkış düğümü boylamı ile enberi boylamının toplamıdır ${\displaystyle (\varpi =\Omega +\omega )}$.

Truva cisimleri, daha büyük olan merkezi bir cismin 60 derece önünde (L₄) ve ardında (L₅) yer alan bir yörüngede bulunurlar. Büyük sayıdaki asteroitlerin en bilinen örnekleri Jüpiter gezegeninin Güneş etrafındaki yörüngesinin önünde ve arkasında bulunan Jüpiter truvalılarıdır. Truva cisimleri her iki Lagrange noktasının tam olarak bir tanesi içinde bir yörüngede seyretmez ancak oldukça yakınlarında kalırlar ve yavaş bir biçimde hareket ederler. Teknik olarak, ${\displaystyle ({\Delta }{\lambda },{\Delta }\varpi )}$ = (±60°, ±60°) formülü kapsamında salınırlar. Salındıkları nokta, cisimlerin kütleleri veya dışmerkezliklerinden bağımsız olarak genelde aynıdır.^[2]

Güneş etrafında yörüngede bulunan birkaç bin adet bilinen truvalı küçük gezegen vardır. Bunların büyük çoğunluğu Jüpiter'in Lagrange noktalarında yer almaktadır. Mart 2024 itibarıyla, 2 Dünya (2010 TK7 ve (614689) 2020 XL₅), 16 Mars, 13282 Jüpiter, 1 Uranüs ve 31 Neptün olmak üzere toplam 13332 onaylanmış truvalı asteroit bulunmaktadır.^[3] Satürn gezegeni yörüngesinde ise halihazırda herhangi bir truva cismi tespit edilmemiştir.

Satürn sistemi truva uydularının iki türünü bünyesinde barındırmaktadır. Tethys ve Dione uydularının her ikisinin de truva uyduları bulunmaktadır. Tethys'in L₄ ve L₅ bölgesinde sırasıyla Telesto ve Calypso, Dione'nin ise sırasıyla Helene ve Polydeuces truva uyduları bulunmaktadır.

Polydeuces geniş librasyonu ile oldukça dikkat çekicidir. Lagrange noktasından ±30° mesafede ve ±2% ortalama yörünge yarıçapında, ana cismi Dione'nin Satürn çevresindeki 288 gün süren yörünge periyodun ile eş olacak şekilde iribaş yörüngesini 790 günde kat ederek seyretmektedir.

Bir çift eş yörüngesel ötegezegenin Kepler-223 yıldızının çevresinde yörüngede bulunuyor olabileceği ortaya atılmış ancak daha sonrasında bu durumun doğru olmadığı anlaşılmıştır.^[4]

Kepler-91b'ye ait bir truva gezegeni olma olasılığı araştırılmış ancak sonuçta, geçiş sinyalinin doğru olmadığı görülmüştür.^[5]

Nisan 2023'te, bir grup amatör gökbilimci tarafından, GJ 3470 adlı yıldıza yakın (bu yıldızın onaylanmış GJ 3470 b adlı bir gezegene sahip olduğu bilinmektedir) konumda at nalı değişim yörüngesinde bulunan iki yeni ötegezegen adayının birer truva gezegeni olabilecek biçimde ortak bir yörüngede döndüğünü bildirilmiştir. Ancak söz konusu çalışma arXiv'de yalnızca ön baskı halinde yer almakta olup ve henüz hakem değerlendirmesinden geçirilip saygın bir bilimsel dergide yayınlanmamıştır.^[6][7]

Temmuz 2023'te, proto-gezegen PDS 70 b ile eş yörüngede bulunan bir enkaz bulutunun var olma olasılığının bulunduğu duyurulmıştur. Bu enkaz bulutu, Truva olabilecek gezegen kütleli bir cismin veya gezegen oluşma sürecindeki bir cismin kanıtı olabileceği iddia edilmiştir.^[8][9]

Yaşanabilir bölge tezi kapsamındaki olasılıklardan biri de yıldızına yakın konumdaki bir dev bir gezegenin Truva gezegeni olması ihtimalidir.^[10]

Hiçbir Truva gezegeninin kesin olarak tespit edilememesinin nedeni, ana cismi ile girdiği ilişki neticesindeki yörüngesel gelgitlerin cisimlerin yörüngelerini istikrarsızlaştırması olabilir.^[11]

Dev çarpışma hipotezine göre, Ay, eş-yörüngeli iki nesne arasında meydana gelen bir çarpışma sonucunda oluşmuştur: Dünya kütlesinin yaklaşık %10'u büyüklüğüne sahip olduğu düşünülen Theia (yaklaşık Mars büyüklüğünde) ve proto-Dünya gezegeninin çarpışması neticesinde Ay oluşmuştur. Bu cisimlerin yörüngelerinin diğer gezegenler tarafından bozulması sayesinde bir truva cismi olabileceği düşünülen Theia yörüngeden çıkarak proto-Dünya ile çarpışmıştır.

At nalı yörüngede salınım halinde bulunan nesneler, birincil cisimlerinin 180 derece etrafında seyretmektedir. Bu nesnelerin yörüngeleri iki Lagrange noktasından da eş biçimde geçmektedir.^[2]

Satürn uyduları Janus ve Epimetheus birbirlerinin yörüngelerini paylaşırlar, yarı büyük eksenleri arasındaki fark her ikisinin de ortalama çapından daha azdır. Bu da yarı büyük ekseni daha küçük olan uydunun yavaşça diğerini yakalayacağı anlamına gelir. Bunu yaparken, uydular birbirlerini kütleçekimsel olarak çekerek, yakalayan uydunun yarı büyük eksenini artırır ve diğerininkini azaltır. Bu, kütleleriyle orantılı olarak göreli konumlarını tersine çevirir ve bu süreç uyduların rollerinin tersine dönmesiyle yeniden başlar. Başka bir deyişle, etkin bir şekilde yörüngelerini değiştirirler ve sonuçta her ikisi de kütle ağırlıklı ortalama yörüngeleri etrafında salınırlar.

Dünya ile eş yörüngeli olan çok az sayıda asteroit tespit edilmiştir. Bunlardan ilki olan 3753 Cruithne, Güneş çevresinde Dünya'nın bir yılda aldığı mesafeye göre oldukça kısa bir farkla hareket etmektedir. Bunun sonucunda söz konusu nesne Dünya'nın kısa bir mesafede önünden seyretmektedir. Bu yörünge yavaşça Dünya'nın yörünge konumunun ilerisine doğru hareket eder. Cruithne'nin yörüngesi Dünya'nın konumuna öncülük etmek yerine onu takip ettiği bir konuma geldiğinde, Dünya'nın yerçekimsel etkisi yörünge periyodunu artırır ve dolayısıyla yörünge gecikmeye başlayarak orijinal konumuna geri döner. Dünya'yı takip etmekten Dünya'yı takip etmeye tam döngü 770 yıl sürer ve Dünya'ya göre at nalı şeklinde bir harekete yol açar.^[12]

Bu asteroidin keşfinden itibaren daha çok oranda yörüngesel rezonanslı Dünya'ya yakın nesneler (NEO'lar) keşfedilmiştir. Bunlar arasında Cruithne'ninkine benzer rezonans yörüngelerinde bulunan 54509 YORP, (85770) 1998 UP1, 2002 AA29, 2010 SO16, 2009 BD ve 2015 SO2 bulunmaktadır. 2010 TK7 ve 2020 XL5 ise onaylanmış iki Dünya truva cismidir.

Hungaria asteroitlerinin, 58 bin yıla kadar Dünya'nın eş-yörüngesel cismi olması muhtemel kaynaklarından biri olduğu bulunmuştur.^[13]

Yarı uydular, birincil cisimlerinin 0 derece çevresinde salınmakta olan eş yörüngeli nesnelerdir. Düşük dışmerkezlikli yarı uyduların yörüngeleri oldukça dengesizdir ancak ortalama ya da yüksek dışmerkezlikli olanları için bu kapsamdaki yörüngeler daha tutarlıdır.^[2] Her ne kadar kütleçekimsel olarak bağlı olamayacağı kadar büyük mesafelerde olsalar da, eş dönüşlü bakış açısından bakıldığında, yarı uydular sanki ters yön yörüngeli uydular gibi birincil nesnenin yörüngesindeymiş gibi görünürler.^[2] Dünya'nın yarı uydularına verilebilecek iki örnek nesne 2014 OL339^[14] ve 469219 Kamoʻoalewa'dır.

Satürn'ün uyduları Epimetheus ve Janus'da olduğu gibi yarı büyük eksenlerinin değişimine ek olarak, bir diğer olasılık da aynı ekseni paylaşmak ancak bunu değiştirmek yerine dışmerkezlikleri değiştirmektir.^[15]

• Çift gezegen
• Kordylewski bulutu
• Çin Uzay İstasyonu Teleskobu

• Eric B. Ford and Matthew J. Holman (2007). "Using Transit Timing Observations to Search for Trojans of Transiting Extrasolar Planets". The Astrophysical Journal Letters. 664 (1): L51-L54. arXiv:0705.0356 $2. doi:10.1086/520579. 

Wikimedia Commons'ta Eşyörüngesel hareket ile ilgili ortam dosyaları bulunmaktadır.

• QuickTime animation of co-orbital motion from Murray and Dermott
• Cassini Observes the Orbital Dance of Epimetheus and Janus The Planetary Society
• A Search for Trojan Planets Web page of group of astronomers searching for extrasolar trojan planets at Appalachian State University