特洛伊小行星的动力学起源和演化

Trojan asteroids are considered as the primary fossils of solar system.Research for their formation and evolution can help us to understand the formation and evolution of the planets in solar system. There are more than 6000 Trojan asteriods found in the regions around the L4 and L5 Lagrangian points of Jupiter. Such bodies (Trojan asteriods) also exist on the orbits of Neptune, Mars and Earth. Their dynamical origin and evolution will be studied with the celestial mechanics and numerical method in this project..Trojan asteroids formation mechanisms are closely related to giant planet formation/migration and the orbital structure in the asteroid and Kuiper belts. The research for this kind of asteroids is helpful for us to understand the origin and evolution of the solar system.

特洛伊小行星被认为是太阳系现存的最原始物质的化石。对这类小天体形成和演化的研究可以帮助我们理解太阳系大行星的形成和演化。目前在木星轨道的L4和L5位置上已发现的特洛伊小行星有六千多颗，海王星、火星和地球的轨道上也存在这类天体。本项目运用天体力学分析和数值模拟方法来研究特洛伊小行星的动力学起源以及演化。.特洛伊小行星的形成机制与大行星的形成/迁移、以及小行星带和柯伊伯带天体的轨道构型密切相关。对这种特殊类型的太阳系小天体的研究，有助于我们深入了解太阳系的起源和演化。

本课题开展了太阳系小天体动力学研究，研究了太阳系小天体自转演化动力学过程。分析了特洛伊天体的轨道特征，探讨碰撞在其形成和演化过程的作用，解释海王星特洛伊小行星的轨道偏心率和轨道倾角。通过哈密顿方程，对海王星质量的行星进行分析研究，当两个轨道均为近圆时，一阶平运动共振在中等倾角处出现强度低谷。同时用数值模拟方法研究了一阶平运动共振强度随轨道倾角的变化。在天体自转演化及相关动力学方面，研究了冥王星卫星Styx和Nix的自转轴倾角在现构型下的状态及其轨道迁移过程中自转轴的可能演化历史，发现了一种新的可快速激发自转轴倾角的机制—自转-进动-平运动共振，共振角中包含一阶、二阶或三阶平运动共振角，从而表现为在对应平运动共振附近发生自转轴倾角的激发，这一现象可以很好地解释利用mass-spring模型得出的数值结果。项目执行过程中发表研究论文和会议报告论文共计二十多篇。