지구 트로이군

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1. 개요
2. 확인된 지구 트로이군
- 2.1. L₄ 지점
- 2.2. L₅ 지점
3. 탐색 및 연구
4. 거대 충돌 가설과 연관성
5. 지구의 다른 동반 천체
6. 중요성 및 미래 전망
참조

1. 개요

지구 트로이군은 지구와 같은 궤도로 태양을 공전하며 지구의 라그랑주 점(L4, L5) 근처에 위치하는 소행성이다. 2010년과 2020년에 각각 발견된 소행성 2010 TK7과 (614689) 2020 XL5가 지구 트로이군으로 확인되었으며, 두 소행성 모두 L4 지점에 위치한다. 지구 트로이군은 과거 행성 충돌 가설과 연관되어 연구되며, 희귀 원소의 공급원으로서의 잠재적 가치를 지닌다. 하지만 태양광으로 인한 관측의 어려움 때문에, NASA의 오시리스-렉스, JAXA의 하야부사 2 탐사선을 통한 관측에서도 새로운 소행성 발견에는 이르지 못했다.

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지구 트로이군
설명
유형	지구와 궤도를 공유하는 소행성
특징	라그랑주 점 L4 또는 L5 부근에서 말굽 궤도를 형성하며 지구 주위를 공전
중요성	지구 궤도의 안정성과 소행성 연구에 기여
발견
최초 발견	(2011년)
추가 발견	(2020년)
2010 TK7
최초로 발견된 지구 트로이군 의 궤도
궤도 특징	지구를 기준으로 한 회전 좌표계에서 말굽 궤도를 그림
라그랑주 점
라그랑주 점 와 . 파란색 삼각형 주변의 선은 올챙이 궤도를 나타냄

2. 확인된 지구 트로이군

현재까지 확인된 지구 트로이군은 2개이다. 2010 TK7는 지름 300미터의 소행성으로, 2010년 1월 광역적외선탐사위성(WISE)을 통해 발견되었다.^[19]^[20]^[21] (614689) 2020 XL5는 2020년 12월 판스타스 조사에서 발견되어 2021년 1월 지구 트로이군으로 인식되었다.^[22]

두 소행성 모두 지구의 L4 라그랑주 점에 위치하며, L5 위치의 트로이군은 아직 발견되지 않았다.

지구 트로이군 중 하나인 2010 TK7은 오른쪽 아래에 작은 녹색 고리로 둘러싸여 있다.

2. 1. L₄ 지점

2010 TK7는 지름 300미터의 소행성으로, 2010년 1월 광역적외선탐사위성(WISE)을 통해 발견되었다.^[19]^[20]^[21] (614689) 2020 XL5는 2020년 12월 판스타스 조사에서 발견되어 2021년 1월 지구 트로이군으로 인식되었으며,^[22] 지름은 1.2km이다.

두 소행성 모두 지구의 L4 라그랑주 점에 위치한다.

2. 2. L₅ 지점

2023년 11월 시점에서는 발견되지 않았다.

3. 탐색 및 연구

는 직경 300미터의 소행성으로, 2010년 1월 광역적외선탐사위성(WISE)을 통해 발견되었다.^[19]^[20]^[21] 는 2020년 12월 판스타스 조사에서 발견되어 2021년 1월 지구 트로이군으로 인식되었으며,^[22] 지름은 1.2km이다.

두 소행성 모두 지구의 L4 라그랑주 점에 위치하며, L5 위치의 트로이군은 아직 발견되지 않았다. 1994년 지구 기반 탐색이 좋지 않은 관측 조건에서 하늘의 0.35 제곱도 범위를 대상으로 진행되었으나,^[5] 어떠한 천체도 발견되지 않았다. 이 탐색의 한계 감도는 ~22.8등급으로, 이는 지름이 약 350m인 C형 소행성 또는 지름이 약 175m인 S형 소행성에 해당한다.^[5]

2017년 2월, OSIRIS-REx 우주선은 소행성 Bennu로 향하는 과정에서 L4 지역에서 탐색을 수행했지만, 추가적인 지구 트로이군은 발견되지 않았다.

2017년 4월, ''Hayabusa2'' 우주선은 소행성 류구로 향하는 동안 L5 지역을 탐색했지만 그곳에서 어떠한 소행성도 찾지 못했다.

지구 트로이군은 지구에서 볼 때 달보다 수십 배나 멀리 떨어져 있음에도 불구하고, 지구로부터 더 쉽고 저렴하게 도달할 수 있다는 계산이 나온다. 이 때문에 지구 트로이군 소행성은 장래에 지구 표면에는 거의 존재하지 않는 원소의 공급원으로 유용할 가능성이 있다.

지구에서는 이리듐과 같은 친철성 원소는 행성 형성 직후에 그 대부분이 핵으로 가라앉았기 때문에 지표에서 발견하기 어렵다. 이에 반해 작은 소행성은 전체 조성이 지구와 비슷하더라도 열을 조기에 잃고 굳어진 것으로 생각되므로, 이러한 원소의 유용한 공급원이 될 수 있다. 또한 소행성의 약한 중력도 무거운 원소와 가벼운 원소의 분화를 막는다. 정도 크기의 천체의 질량은 그 중력이 지구의 0.005% 정도이다.

지구 트로이군 소행성의 지상에서의 광학 관측은 태양광이 너무 강해서 어려움이 따른다. 이 때문에 미국 항공 우주국(NASA)은 소행성 (101955) 벤누를 향해 항해 중이던 우주 탐사선 오시리스-렉스의 추가 미션으로 지구의 L₄점 부근의 관측을 시도했지만, 새로운 트로이군 소행성은 발견하지 못했다.^[15] 그 후, 소행성 (162173) 류구를 향해 항해 중이던 우주항공연구개발기구(JAXA)의 하야부사 2에 의해 지구의 L₅점 부근의 관측도 이루어졌다. 하야부사 2로부터 30만 km 이내에 직경 100 m 정도의 소행성이 존재한다면 촬영 가능하다고 예상되었지만, 이 또한 그러한 천체의 발견에는 이르지 못했다.^[16]^[17]

4. 거대 충돌 가설과 연관성

행성 크기의 가상적인 지구 트로이군인 화성 크기의 행성은 테이아라는 이름을 가지고 있으며, 거대 충돌 가설 지지자들은 이 행성이 달의 기원이라고 생각한다. 이 가설은 지구와 테이아가 충돌한 후 달이 형성되었고,^[6] 두 행성에서 나온 물질이 우주로 흩뿌려졌다고 말한다. 이 물질은 결국 지구 주위에 강착 원반을 형성하고 하나의 궤도 천체인 달로 뭉쳐졌다.

동시에 테이아에서 나온 물질은 지구의 맨틀 및 핵과 섞여 결합되었다. 거대 충돌 가설 지지자들은 지구의 전체 부피에 비해 큰 핵이 이러한 결합의 결과라고 이론화한다.

5. 지구의 다른 동반 천체

지구와 관련된 궤도상에서 1:1 궤도 공명을 보이지만, 라그랑주 점의 특정 지점(L4 또는 L5) 주위를 진동하지 않아 지구 트로이군이 아닌 소천체들이 여럿 발견되었다.

3753 크루이네는 지름이 약 5km인 소행성으로, 말굽 궤도라는 특이한 궤도 공명 유형을 가지며, 이는 일시적인 관계일 가능성이 있다.^[8]

469219 카모오알레와는 2016년 4월 27일에 발견된 소행성으로, 지구의 준위성 중 가장 안정적인 천체로 추정된다.^[9]

지구의 알려진 및 추정 동반 천체
이름	이심률	지름 (m)	발견자	발견일	유형	현재 유형
달	0.055	3474800m	?	선사 시대	자연 위성	자연 위성
1913년 거대 유성 행렬	?	?	?	1913-02-09	가능한 임시 위성	파괴됨
3753 크루이네	0.515	5000m	덩컨 월드론	1986-10-10	준위성	말굽 궤도
1991 VG	0.053	5m–12m	스페이스워치	1991-11-06	임시 위성	아폴로 소행성
(85770) 1998 UP1	0.345	210m–470m	링컨 연구소 ETS	1998-10-18	말굽 궤도	말굽 궤도
54509 YORP	0.230	124m	링컨 연구소 ETS	2000-08-03	말굽 궤도	말굽 궤도
2001 GO2	0.168	35m–85m	링컨 연구소 ETS	2001-04-13	가능한 말굽 궤도	가능한 말굽 궤도
2002 AA29	0.013	20m–100m	LINEAR	2002-01-09	준위성	말굽 궤도
2003 YN107	0.014	10m–30m	LINEAR	2003-12-20	준위성	말굽 궤도
(164207) 2004 GU9	0.136	160m–360m	LINEAR	2004-04-13	준위성	준위성
(277810) 2006 FV35	0.377	140m–320m	스페이스워치	2006-03-29	준위성	준위성
2006 JY26	0.083	6m–13m	카탈리나 하늘 관측	2006-05-06	말굽 궤도	말굽 궤도
2006 RH120	0.024	2m–3m	카탈리나 하늘 관측	2006-09-13	임시 위성	아폴로 소행성
(419624) 2010 SO16	0.075	357m	WISE	2010-09-17	말굽 궤도	말굽 궤도
(706765) 2010 TK7	0.191	150m–500m	WISE	2010-10-01	지구 트로이군	지구 트로이군
2013 BS45	0.083	20m–40m	스페이스워치	2010-01-20	말굽 궤도	말굽 궤도
2013 LX28	0.452	130m–300m	Pan-STARRS	2013-06-12	준위성 임시	준위성 임시
2014 OL339	0.461	70m–160m	EURONEAR	2014-07-29	준위성 임시	준위성 임시
2015 SO2	0.108	50m–110m	Črni Vrh 천문대	2015-09-21	준위성	말굽 궤도 임시
2015 XX169	0.184	9m–22m	마운트 레몬 측량	2015-12-09	말굽 궤도 임시	말굽 궤도 임시
2015 YA	0.279	9m–22m	카탈리나 하늘 관측	2015-12-16	말굽 궤도 임시	말굽 궤도 임시
2015 YQ1	0.404	7m–16m	마운트 레몬 측량	2015-12-19	말굽 궤도 임시	말굽 궤도 임시
469219 카모오알레와	0.104	40m-100m	Pan-STARRS	2016-04-27	준위성 안정	준위성 안정
DN16082203	?	?	?	2016-08-22	가능한 임시 위성	파괴됨
2020 CD3	0.017	1m–6m	마운트 레몬 측량	2020-02-15	임시 위성	아폴로 소행성
2020 PN1	0.127	10m–50m	ATLAS-HKO	2020-08-12	말굽 궤도 임시	말굽 궤도 임시
2020 PP1	0.074	10m–20m	Pan-STARRS	2020-08-12	준위성 안정	준위성 안정
(614689) 2020 XL5	0.387	1100m-1260m	Pan-STARRS	2020-12-12	지구 트로이군	지구 트로이군
2022 NX1	0.025	5m-15m	문베이스 사우스 천문대	2020-07-02	임시 위성	아폴로 소행성
2023 FW13	0.177	10m-20m	Pan-STARRS	2023-03-28	준위성	준위성
2024 PT5	0.021	7m–13m	ATLAS 남아프리카, 서더랜드	2024-08-07	임시 위성	임시 위성

6. 중요성 및 미래 전망

천문학계는 지구 트로이군에 대한 관심을 꾸준히 보이고 있다. 한 간행물에서는 그 이유를 다음과 같이 설명한다.^[7]

: 고대 지구 트로이군의 생존은 지구 궤도가 형성 이후 크게 변하지 않았다면 충분히 가능하다. 따라서 행성 형성의 현대 이론 모델이 지구형 행성과 지구-달계의 최종 형성 단계에서 강한 혼돈 궤도 진화를 보인다는 점을 고려해야 한다.

: 이러한 혼돈 진화는 처음에는 지구 트로이군의 기원 개체군 생존에 불리해 보일 수 있다. 그러나 지구형 행성의 혼란스러운 형성 동안과 그 이후에, 지구 질량의 몇 퍼센트에 해당하는 잔여 미행성 개체군이 존재하여 지구형 행성의 궤도 이심률과 경사를 관측된 낮은 값으로 낮추는 데 기여했을 뿐만 아니라 지구 맨틀에서 고도로 친철원소의 풍부도 패턴을 설명하기 위한 이른바 "후기 베니어"를 제공했을 가능성이 높다.

: 이러한 잔여 미행성 개체군은 또한 지구 궤도가 원형화됨에 따라 지구의 트로이 영역에 갇히는 작은 비율을 자연스럽게 초래할 것이다. 지구의 트로이 영역은 잠재적으로 오래되고 장기적으로 안정적인 소행성 개체군을 품고 있을 뿐만 아니라, 주요 소행성대와 같은 태양계의 더 먼 곳에서 기원하는 근지구 천체(NEO)에 대한 일시적인 포획 장소를 제공한다.

지구 트로이군에 속하는 천체는 지구에서 볼 때 달보다 수십 배나 멀리 떨어져 있지만, 지구에서 더 쉽고 저렴하게 도달할 수 있다는 계산 결과가 있다. 이 때문에 지구 트로이군 소행성은 미래에 지구 표면에는 거의 존재하지 않는 원소의 공급원으로 유용할 가능성이 있다.

지구에서는 이리듐과 같은 친철성 원소는 행성 형성 직후 대부분 핵으로 가라앉았기 때문에 지표에서 발견하기 어렵다. 반면 작은 소행성은 전체 조성이 지구와 비슷하더라도 일찍 열을 잃고 굳어진 것으로 생각되므로, 이러한 원소의 유용한 공급원이 될 수 있다. 또한 소행성의 약한 중력은 무거운 원소와 가벼운 원소의 분화를 막는다. 2010 TK7 정도 크기의 천체 질량은 그 중력이 지구의 0.005% 정도이다.

지구 트로이군 소행성을 지상에서 광학 관측하는 것은 태양광이 너무 강해서 어렵다. 이 때문에 미국 항공 우주국(NASA)은 소행성 (101955) 벤누로 향하던 우주 탐사선 오시리스-렉스의 추가 임무로 지구의 L₄점 부근을 관측했지만, 새로운 트로이군 소행성을 발견하지 못했다.^[15] 그 후, 소행성 (162173) 류구로 향하던 우주항공연구개발기구(JAXA)의 하야부사 2가 지구의 L₅점 부근을 관측했다. 하야부사 2로부터 30만 km 이내에 직경 100 m 정도의 소행성이 있다면 촬영할 수 있을 것으로 예상했지만, 이 역시 그러한 천체를 발견하지는 못했다.^[16]^[17]

참조

_[1] 간행물 Earth stalker found in eternal twilight https://www.newscien[...] 2011-07-27
_[2] 웹사이트 First asteroid companion of Earth discovered at last http://www.space.com[...] 2011-07-27
_[3] 간행물 OSIRIS-REx searches for Earth-trojan asteroids https://www.nasa.gov[...] NASA 2017-02-09
_[4] 논문 The second Earth trojan {{mp|2020 XL|5}} 2021-11
_[5] 논문 CCD search for Lagrangian asteroids of the Earth–Sun system
_[6] 뉴스 Earth is actually two planets, scientists conclude https://www.telegrap[...] 2016-01-29
_[7] 논문 The case for a deep search for Earth's Trojan asteroids 2019-02-18
_[8] 논문 The Earth's secret companion
_[9] 웹사이트 Small asteroid is Earth's constant companion http://www.jpl.nasa.[...] NASA / JPL 2016-06-15
_[10] 뉴스 Data from NSF's NOIRLab Show Earth Trojan Asteroid Is the Largest Found https://noirlab.edu/[...] 2023-01-27
_[11] 웹사이트 http://www.newscient[...]
_[12] 웹사이트 First Asteroid Companion of Earth Discovered at Last http://www.space.com[...] Space.com 2011-07-27
_[13] 논문 Orbital stability analysis and photometric characterization of the second Earth Trojan asteroid 2020 XL5 https://www.nature.c[...]
_[14] 웹사이트 Second Earth Trojan Discovered https://skyandtelesc[...] 2022-02-05
_[15] 웹사이트 OSIRIS-REx Asteroid Search Tests Instruments, Science Team https://www.nasa.gov[...] NASAホームページ 2020-06-10
_[16] 웹사이트 太陽−地球系のL5点付近の観測について https://www.hayabusa[...] 宇宙航空研究開発機構 2022-02-05
_[17] 간행물 Mission Status of Hayabusa2 https://www.hou.usra[...]
_[18] 문서 Murray, C., “The Earth’s secret companion”, Nature 387, 651-652 (1997)
_[19] 간행물 Earth stalker found in eternal twilight https://www.newscien[...] 2011-07-27
_[20] 웹인용 First asteroid companion of Earth discovered at last http://www.space.com[...] 2011-07-27
_[21] 보도자료 OSIRIS-REx searches for Earth-trojan asteroids https://www.nasa.gov[...] NASA 2017-02-09
_[22] 저널 The second Earth trojan {{mp|2020 XL|5}} 2021-11

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