Hevosenkenkärata

Hevosenkenkärata () on erikoinen taivaankappaleen rata, joka on saanut nimensä siitä, että sopivasti valitussa koordinaatistossa sen muoto muistuttaa hevosenkenkää. Radan olemassaolon ennusti teoreettisesti Ernest William Brown vuonna 1911.

Teoriaa

Hevosenkenkärata on periaatteessa normaali aurinkokeskinen ellipsirata, mutta jos sitä tarkastellaan koordinaatistossa, jota pyöritetään Aurinkoa kiertävän planeetan tahtiin, sen erikoinen hevosenkenkää muistuttava muoto tulee esiin. Hevosenkenkärata on erikoistapaus troijalaisradasta ja esiintyäkseen se vaatii radalla liikkuvan asteroidin lisäksi kahta suurempaa massakappaletta, joista toinen on keskustähti ja toinen sitä kiertävä planeetta. Tällainen systeemi muodostuu esimerkiksi Auringosta ja Maasta. Maasta katsoen hevosenkenkä ympäröi Maan rataa siten, että Maa jää aina kengän kärkien väliin.

Sitä milloin hevosenkenkärata tarkalleen ottaen voi esiintyä ei tunneta, mutta ainakaan tavallisten L4 ja L5 pisteitä kiertävien troijalaisasteroidien ratojen stabiilisuusehto ei näytä pätevän siihen. Hevosenkenkärata sijaitsee periaatteessa samassa kolmen kappaleen  gravitaatiopotentiaalikuopassa kuin Lagrangen pisteet L4 ja L5, mutta esiintyy vain silloin, kun kuopan "syvyys" sallii asteroidin ohittaa Maasta katsottuna Auringon takana sijaitseva piste L3.

Hevosenkenkäradalla tapahtuvaan liikkeeseen liittyy kaksi toisistaan poikkeavaa aikaskaalaa. Koska hevosenkenkäradalla liikkuva asteroidi on lukittunut planeetan kanssa 1:1-resonanssiin sen kiertoaika keskustähden ympäri on käytännössä sama kuin planeetan kiertoaika. Toinen aikaskaala vastaa aikaa, joka kuluu yhden hevosenkengän kiertämiseen. Tämä vastaa Maan etäisyydellä tyypillisesti runsasta sataa vuotta.

Havainnot hevosenkenkäradasta

Vuonna 1981, 70 vuotta radan teoreettisen ennustamisen jälkeen, Dermott ja Murray osoittivat, että Saturnuksen kuut Epimetheus ja Janus kiertävät toisiaan hevosenkenkäradoilla siten, että nämä kuut vaihtavat noin 50 v välein paikkoja (Tässä systeemissä "keskustähtenä" toimii siis planeetta Saturnus). Vuonna 1997 Wiegert, Innanen ja Mikkola osoittivat, että Aurinkoa kiertävä asteroidi 3753 Cruithne liikkuu Maan suhteen hevosenkenkäradalla. Vuonna 2002 sama osoitettiin asteroidille 2002 AA29. Armaghin observatorion tähtitieteilijät A. A. Christou ja D. J. Asher raportoivat 2010 uudesta löydöstä 2010 SO16, joka on Maa-Aurinko hevosenkenkärataa stabiilisti kiertävä asteroidi. Sen läpimitta on 200-400 metriä.

Lähteet

Aiheesta muualla  
 
 
 

Taivaanmekaniikka