Ko-orbital

Ein koorbitales Objekt oder koorbitaler Begleiter ist ein Himmelskörper, der sich in derselben oder einer sehr ähnlichen Umlaufbahn um ein Zentralgestirn wie ein zweiter größerer Himmelskörper befindet. Aufgrund ihrer sehr ähnlichen Umlaufbahn haben sie die gleiche mittlere Umlaufdauer um das Zentralgestirn wie der größere Himmelskörper. Koorbitale Objekte befinden sich in gravitativer Wechselwirkung mit dem größeren Himmelskörper, in dessen Umlaufbahn sie sich befinden, und sind aufgrund derselben mittleren Umlaufdauer in einer sogenannten 1:1-Resonanz. Das bedeutet, dass derartige Umlaufbahnen nur unter bestimmten Voraussetzungen stabil sind, von denen im Normalfall die wesentlichste ist, dass der koorbitale Begleiter im Verhältnis zum größeren Körper verschwindend kleine Masse hat (sogenanntes eingeschränktes Dreikörperproblem).

Trojaner

Die bekanntesten koorbitalen Begleiter sind die Trojaner des Jupiter. Zuerst entdeckte man in den Lagrangepunkten L₄ und L₅ (welche sich in der Bahn eines Himmelskörpers 60° vor bzw. hinter ihm befinden) des Jupiter derartige Begleiter und nannte sie Trojaner. Der erste entdeckte Trojaner war Achilles. Später fand man auch in den Lagrangepunkten anderer Planeten und sogar von Monden trojanische Begleiter.

Begleiter auf Hufeisenumlaufbahnen

Eine weitere Gruppe von koorbitalen Objekten laufen auf sogenannten Hufeisenumlaufbahnen innerhalb der Umlaufbahn des größeren Himmelskörpers mit ihm zusammen um das Zentralgestirn. Die koorbitalen Begleiter beschreiben vom mit der Bewegung des größeren Körpers um das Zentralgestirn mitbewegten Bezugssystem aus gesehen entlang der Umlaufbahn einen großen Bogen, den sie periodisch vor und zurück schwingen. Die Form des Bogens erinnert an ein Hufeisen, daher der Name Hufeisenumlaufbahn. Vom ruhenden Bezugssystem (Inertialsystem) aus betrachtet beschreiben sie jedoch nach wie vor „normale“ Umlaufbahnen. Bislang sind erst wenige Objekte auf Hufeisenbahnen bekannt. Eines der bemerkenswertesten ist der Asteroid 2002 AA₂₉ (ein Objekt mit nicht einmal 100 m Durchmesser), der ein koorbitaler Begleiter der Erde ist. Eine weitere Art koorbitaler Objekte auf sehr ungewöhnlichen Hufeisenbahnen sind die kleinen, fast gleichgroßen Saturnmonde Janus und Epimetheus, die als koorbitale Monde auf sehr ähnlichen Umlaufbahnen den Saturn umlaufen und sich alle vier Jahre sehr nahe kommen und ihre Umlaufbahnen tauschen.

Der Übergang von einem Trojaner zu einer gewöhnlichen Hufeisenbahn ist fließend: Wenn der Abstand eines Trojaners zum L₄- oder L₅-Punkt zu groß ist, dann wird er einmal auf der Umlaufbahn den dem größeren Himmelskörper entgegengesetzten Punkt bei L₃ überschreiten und dann in Richtung des anderen Lagrange-Punktes wandern und somit in einem großen Bogen vor und zurück schwingen.

Quasisatelliten

Einen kleineren Himmelskörper, der relativ weit entfernt langsam um den größeren Himmelskörper einmal innerhalb einer Umlaufdauer des größeren Körpers um das Zentralgestirn kreist, nennt man Quasisatellit. Quasisatelliten stehen hauptsächlich unter den Gravitationseinfluss des Zentralkörpers, um den beide umlaufen, und nicht wie ein Mond unter dem hauptsächlichen Gravitationseinfluss des Planeten. Dies ist in etwa analog zu zwei Autos auf einer Autobahn, die nebeneinander mit gleicher Geschwindigkeit fahren und sich wechselseitig überholen, jedoch nicht fest aneinander gebunden sind. Ein Quasisatellit der Erde war in den Jahren von 1996 bis 2006 der kleine Asteroid 2003 YN₁₀₇, der seitdem wieder wie zuvor eine Hufeisenumlaufbahn entlang der Erdbahn beschreibt.

Siehe auch

• Bahnkreuzer
• Chaostheorie