Scoperto due anni fa, l'asteroide 2020 XL5 si è rivelato il secondo compagno troiano della Terra, dopo 2010 TK7. Di esso raccontammo a inizio anno e ora, grazie a ulteriori osservazioni, non solo è stato possibile confermare l'effettiva librazione del corpo attorno al punto Lagrangiano L4, ma si è anche tentato di ricostruirne la storia passata e la sua probabile evoluzione futura.
E' quello che ha fatto un team internazionale di 4 ricercatori, partendo dagli elementi orbitali ricavati da 27 osservazioni effettuate su un arco di quasi 10 mesi dalle rassegne "Catalina Sky Surveys", "PanSTARRS 1" e pochi altri osservatori. La tabella qui sotto riporta tali elementi, con le corrispondenti incertezze tra parentesi (una deviazione standard); si nota un miglioramento sostanziale, circa tre ordini di grandezza, rispetto alla precisione delle stime iniziali.
Credits: Man-To Hui et al. - Improvement by Marco Di Lorenz
Tale precisione consente di estrapolare deterministicamente la posizione nel tempo, andando indietro o avanti di oltre un secolo; per intervalli più lunghi, conviene un approccio di tipo più statistico, creando una nuvola di "cloni" che tengano conto delle incertezze attuali e che, evolvendosi, restituiscano una distribuzione della probabilità di avere un certo tipo di orbita futura. Qualcosa di simile, del resto, si fa anche per stimare le probabilità di impatto sulla Terra degli asteroidi NEO, a distanza di decenni o addirittura secoli.
Studi simili erano stati condotti già in passato su ipotetici troiani della Terra con bassa inclinazione orbitale e bassa eccentricità. Simili oggetti rimarrebbero sempre relativamente vicini ai punti di librazione L4 e L5 (situati, lo ricordiamo, sull'orbita della Terra, 60° davanti e dietro da essa). Quelle simulazioni avevano mostrato una buona stabilità da parte di oggetti di quel tipo, che potrebbero rimanere vicini a quella posizione di equilibrio anche per miliardi di anni e potrebbero quindi rappresentare un prezioso residuo del materiale primordiale dal quale si è formato anche il nostro pianeta. Una cosa del genere accade effettivamente per gli asteroidi troiani di Marte e Giove ma, purtroppo, non è questo il caso dei due troiani terrestri finora scoperti.
A causa della sua elevata inclinazione (quasi 21° sull'eclittica) e della marcata eccentricità (e=0,19), l'orbita di 2010 TK7 è risultata caotica e instabile, dunque la sua condizione di troiano è solo temporanea. Le simulazioni, infatti, mostrano che, prima del 500 DC, esso potrebbe avere oscillato attorno all'altro punto di librazione L5, prima di giungere a L4 passando anche per L3 (il punto diametralmente opposto alla Terra rispetto al Sole). Entro 15000 anni, esso potrebbe tornare a librare attorno ad L3 oppure trasferirsi su un'orbita a ferro di cavallo che interseca i tre punti lagrangiani, senza mai avvicinarsi troppo alla Terra.
Andamento del potenziale efficace per i due troiani in un sistema rotante solidale con il Sole e con il baricentro del sistema Terra-Luna - Credits: Man-To Hui et al. - Improvement by Marco Di Lorenzo
Anche la nuova simulazione relativa a 2020 XL5 ha dato risultati analoghi a 2010 TK7, sebbene ci siano importanti differenze. In questo caso, l'inclinazione è inferiore ma l'eccentricità raddoppia, facendo oscillare parecchio l'asteroide rispetto al punto di librazione (si veda il primo riquadro nell'immagine di apertura). Questa differenza è evidente anche nel grafico qui sopra, che riporta il potenziale della forza "ponderomotrice" al variare della longitudine solare (lo zero indica la posizione della Terra); si nota come i minimi di potenziale, attorno ai quali i due oggetti oscillano, non coincidono con i punti lagrangiani ma sono leggermente più distanziati dalla Terra nel caso di XL5.
Evoluzione temporale della longitudine solare di 2020 XL5 su un arco di 15000 anni- Credits: Man-To Hui et al. - Improvement by Marco Di Lorenzo
La figura in apertura mostra cosa potrebbe avvenire tra qualche secolo, secondo una simulazione su un particolare clone. Fino al 60o secolo l'asteroide continua ad oscillare attorno al suo punto di librazione ma a quel punto la sua orbita sarà variata fino al punto in cui intersecherà l'orbita di Venere e questo lo porterà inevitabilmente ad effettuare incontri ravvicinati con quel pianeta, da cui deriverà un drastico cambiamento di fase orbitale. La figura qui sopra mostra lo stesso fenomeno con la longitudine media in funzione del tempo (in migliaia di anni prima e dopo la data attuale); l'evoluzione dell'orbita nominale più probabile è rappresentata dalla curva in nero, mentre altre orbite probabili sono rappresentate in grigio e le linee rosse tratteggiate identificano le posizioni di librazione L4 e L5. Si vede che l'attuale oscillazione attorno a L4 è solo temporanea, sia nel passato che nel futuro.
Qui sotto sono riportati i risultati della "simulazione di Montecarlo" fatta su 1001 cloni dell'asteroide; gli istogrammi riportano il numero di cloni che sono entrati/usciti dall'intrappolamento in L4. Il risultato è che, nel passato, praticamente tutti i cloni sono entrati in una stretta finestra temporale centrata sull'anno 1444,7±1,1. La data di uscita è invece molto più incerta ma, nel 99,5% dei casi, questo avviene entro 10000 anni, con un massimo di probabilità localizzato intorno all'anno 5000±900.
Risultati delle simulazioni sul tempo di ingresso (a sinistra) e di uscita (a destra) di 2020 XL5 dalla regione di librazione L4 - Credits: Man-To Hui et al. - Improvement by Marco Di Lorenzo
Lo studio orbitale di questo oggetto non finisce certo qui perchè, dopo che il preprint è stato sottomesso in rete, nell'ultimo mese si sono aggiunte nuove osservazioni astrometriche da Mauna Kea e sembra che siano state "ripescate" anche vecchie immagini che ritraggono l'oggetto nel 2018. Inoltre, come fanno notare gli autori, è ironico che la scoperta di entrambi i troiani terrestri non sia merito delle campagne osservative finalizzate a questo scopo in passato ma sono avvenute casualmente; questo fa capire quanto sia difficile tale ricerca, dato che le regioni di cielo da esplorare sono molto estese e prospetticamente vicine al sole (basso angolo di elongazione).
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