En de ruimtesteen zal onze planeet nog zeker 4000 jaar vergezellen.

In 2020 spotten wetenschappers een nieuwe planetoïde: 2020 XL5. En al snel ontstond het vermoeden dat deze ruimtesteen bijzonder was. Het zou een aardse Trojaan zijn. “Trojanen zijn objecten die een baan delen met een planeet,” vertelt onderzoeker Cesar Briceño. De objecten bevinden zich in de Lagrangepunten L4 of L5 en bewegen op 60 graden boogafstand met de planeet in kwestie mee. Jupiter voert duizenden van deze Trojanen met zich mee. En ook bij andere planeten – zoals Mars en Neptunus – zijn enkele van deze Trojanen aangetroffen. De zoektocht naar aardse Trojanen leverde jaren weinig op. Tot 2011. Toen werd ontdekt dat ook de aarde een Trojaan bezit: 2010 TK7. Lang bleef het daarbij. Tot men in 2020 op de planetoïde 2020 XL5 stuitte. Direct ontstond het vermoeden dat ook dit een aardse Trojaan was. En dat vermoeden hebben wetenschappers nu nog eens bevestigd. Daarmee is de aarde dus een tweede Trojaan rijker. En die Trojaan zal onze planeet nog duizenden jaren vergezellen, zo voorspellen de onderzoekers in het blad Nature Communications. De tweede aardse Trojaan gaat bovendien direct de boeken in als de grootste aardse Trojaan die tot op heden is ontdekt. Want met een geschatte omvang van 1,2 kilometer is deze maar liefst drie keer groter dan 2010 TK7.

Nieuwe bevindingen
En zo geeft het nieuwe onderzoek heel wat geheimen van 2020 XL5 prijs. Want welbeschouwd wisten we nog bitter weinig over de planetoïde die in december 2020 voor het eerst door een telescoop op Hawaii werd gespot. Eerdere studies hadden al wel gesuggereerd dat het een aardse Trojaan was, maar nog niet eerder werd dat zo overtuigend aangetoond als tijdens dit nieuwe onderzoek. Bovendien onthult de studie ook hoe groot 2020 XL5 is en met wat voor type planetoïde we te hebben maken.

Baan
In de nieuwe studie proberen de wetenschappers allereerst de baan van 2020 XL5 nauwkeurig vast te stellen. Ze maken daartoe gebruik van waarnemingen van de Southern Astrophysical Research Telescope (SOAR) in Chili. De zeer accurate metingen maken het mogelijk een redelijk nauwkeurige inschatting te maken van de baan van de ruimtesteen. En dat stelt de onderzoekers vervolgens in staat om gericht op zoek te gaan naar 2020 XL5 op beelden die de Dark Energy Camera tussen 2012 en 2019 van de hemel maakte. Aan de hand van die beelden kon de baan vervolgens verder worden aangescherpt.

Hier zie je de vijf Lagrangepunten. Het zijn plaatsen in de ruimte waar de gravitatiekrachten van zware objecten – zoals de zon en de aarde – in evenwicht zijn, waardoor het voor objecten met een kleine massa (zoals een planetoïde) gemakkelijker is om een stabiele baan te handhaven. Afbeelding: NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva.

Nog zeker 4000 jaar in L4
De zeer nauwkeurige omloopbaan bevestigt niet alleen dat 2020 XL5 een aardse Trojaan is, maar maakt het ook mogelijk om de toekomst van 2020 XL5 te voorspellen. Want hoe zou het de ruimtesteen vergaan? Zou deze onze planeet nog lang vergezellen of zou diens stabiele baan rond L4 al snel instabiel worden, waarna deze als ‘gewone’ planetoïde verder gaat? Om dat te achterhalen, produceerden de wetenschappers 800 ‘bijna-klonen’ van de omloopbaan van 2020 XL5. “Het betekent dat we banen produceerden die heel sterk op die nominale baan leken, maar enkele heel kleine variaties kenden,” legt onderzoeker Toni Santana-Ros aan Scientias.nl uit. Vervolgens werd gekeken hoe die 800 banen zich door de tijd heen ontwikkelden. “En we kunnen concluderen dat alle 800 banen nog zeker 4000 jaar rond L4 standhouden. Het betekent dat het object gedurende die periode de baan van de aarde zal delen, maar dan op 60 graden boogafstand voor de aarde uit zal bewegen. Na die periode van meer dan 4000 jaar wijken sommige van de gekloonde banen wat af, wat betekent dat we vanaf dat moment op basis van de huidige data niet meer met zekerheid kunnen zeggen waar 2020 XL5 zich zal bevinden.”

Kleine verstoringen
Dat 2020 XL5 zich uiteindelijk weer losmaakt uit de baan rond L4, staat volgens de onderzoekers hoe dan ook vast. “Hoewel de baan van 2020 XL5 voornamelijk beïnvloed wordt door de zon en de aarde, kan elk ander zwaar object dat 2020 XL5 benadert – zoals bijvoorbeeld Venus – van invloed zijn op de omloopbaan. Volgens onze berekeningen zijn die kleine verstoringen uiteindelijk voldoende om het object uit die stabiele baan rond L4 te halen.” Waar 2020 XL5 dan naartoe gaat, is onduidelijk.

Omvang en type
De waarnemingen van SOAR geven ook iets meer inzicht in het uiterlijk van 2020 XL5. Zo onthullen de waarnemingen dat de planetoïde met een omvang van 1,2 kilometer behoorlijk fors is. Veel forser dan 2010 TK7: de eerste aardse Trojaan die jaren geleden werd ontdekt. Daarnaast wijzen de observaties uit dat 2020 XL5 hoogstwaarschijnlijk een C-type planetoïde is. Dit zijn donkere planetoïden die veel koolstof herbergen en veelvuldig in ons zonnestelsel voorkomen.

Meer Trojanen?
Deze tweede Trojaan maakt in meerdere opzichten nieuwsgierig. Zo roept het feit dat nu in iets meer dan 10 jaar tijd twee aardse Trojanen ontdekt zijn, de vraag op of er misschien nog meer op ontdekking wachten. Santana-Ros denkt van wel. “We weten dat Jupiter duizenden Trojanen bezit. Moeten we dezelfde aantallen nabij de aarde verwachten? Nee, dat niet. Jupiter is gigantisch en heeft met zijn massa de nabije omgeving schoongeveegd en en passant duizenden objecten in L4 en L5 verzameld. De omgeving van de aarde is veel delicater, met nabije zware objecten zoals Venus, Mars en zelfs de maan. Daarom verwachten we dat dat het aantal aardse Trojanen waarschijnlijk in de tientallen of honderden loopt, maar zeker niet in de duizenden.” Dat er tot op heden nog maar twee ontdekt zijn, heeft vooral te maken met het feit dat ze nu eenmaal niet zo gemakkelijk gespot kunnen worden. “De Lagrangepunten L4 en L5 kun je alleen kort na zonsondergang en kort voor zonsopgang zien. Het betekent dat de kans om een planetoïde die rond één van deze punten cirkelt waar te nemen, heel klein is.” Om toch een kans van slagen te hebben, zijn onderzoekers gedwongen hun telescopen op het gebied net boven de horizon te richten. “Waar de omstandigheden om iets waar te nemen ook nog eens heel slecht zijn.”

Het is dus niet gemakkelijk om aardse Trojanen te vinden. Maar dat weerhoudt de onderzoekers er niet van om er toch naar te zoeken. De heilige graal is wat dat betreft toch wel het vinden van een aardse oer-Trojaan: een Trojaan die al sinds de totstandkoming van de aarde in L4 of L5 te vinden is. “Dergelijke Trojanen kunnen ons meer vertellen over de totstandkoming van onze planeet en ook ons begrip van de evolutie van ons zonnestelsel vergroten.” 2020 XL5 is niet zo’n oer-Trojaan. Hetzelfde geldt voor 2010 TK7. “Beide Trojanen hebben zich pas jaren na de totstandkoming van de aarde in L4 genesteld (2020 XL5 deed dat pas zo’n 600 jaar geleden!).” Toch zijn onderzoekers wel blij met de ontdekking van 2020 XL5. “Want de ontdekking van deze Trojaan onthult dat 2010 TK7 geen vreemde uitzondering is en dat er waarschijnlijk veel meer objecten rond L4 en L5 te vinden zijn.” En daarmee hebben onderzoekers ook goede moed dat er in één van beide Lagrangepunten toch ook nog wel een oer-Trojaan op ontdekking wacht. “Eigenlijk zou er een missie op poten moeten worden gezet naar L4,” vindt Santana-Ros. “Om te zoeken naar meer aardse Trojanen en zo het uiteindelijk doel – het vinden van de eerste aardse oer-Trojaan – te bereiken.”