Imagem: Milhares de objetos estão presos nas cavidades gravitacionais das regiões de estabilidade de Lagrange. A maioria dos planetas do sistema solar tem asteróides troianos localizados perto dos locais L4 e L5 do sistema Sol-planeta.
Crédito da imagem: NASA domínio público.
Os satélites naturais orbitam diretamente em torno de seu planeta ou planeta anão ou asteroide.
A formação de um satélite natural é geralmente associada a uma "captura" (captura gravitacional de um pequeno corpo celeste) ou uma "acreção" (aglomeração de matéria no disco original).
Um satélite natural de satélite natural é chamado de "satélite secundário".
• No caso da captura, é muito difícil um objeto celeste se posicionar na esfera Hill de um satélite natural sem ser ejetado. A esfera Hill de um satélite natural é a região do espaço ao redor do satélite natural onde sua gravidade é mais forte que a do planeta. Dentro da esfera Hill, o objeto celeste poderá orbitar em torno do satélite natural sem ser ejetado pela gravidade do planeta. No entanto, a esfera de Hill não é uma esfera perfeita, geralmente é esticada na direção da rotação.
Além disso, o tamanho da esfera Hill varia dependendo da distância entre o objeto e o satélite natural. Quanto mais longe o objeto estiver do satélite natural, menor será a esfera de Hill. Isso ocorre porque a força gravitacional diminui com a distância.
Finalmente, a órbita do objeto também pode afetar sua capacidade de permanecer dentro da esfera Hill do satélite natural. Se o objeto estiver em uma órbita muito excêntrica, ele pode passar fora da esfera de Hill em certos pontos de sua órbita. Nesse caso, o objeto será ejetado pela gravidade do planeta.
No entanto, é possível que pequenos asteróides ou pequenos objetos possam ser capturados temporariamente por um satélite natural antes de continuar sua jornada cósmica ao redor do Sol. Essas "mini-luas" só podem permanecer em órbita por um curto período de tempo antes de serem ejetadas.
• No caso da acreção, quando grandes quantidades de matéria se juntam sob o efeito da gravidade, um corpo celeste pode se formar e permanecer em órbita ao redor de outro corpo.
A atração gravitacional pode "aprisionar" pequenos objetos ou fragmentos de colisões passadas, que podem se tornar satélites naturais temporários de satélites naturais. Mas esses satélites, muito menores que o satélite primário, tendem a ter órbitas irregulares e instáveis.
No entanto, algumas mini-luas podem permanecer em órbita por muito tempo, desde que estejam localizadas nas regiões de estabilidade gravitacional de Lagrange.
O diâmetro da esfera Hill é aproximadamente igual à distância entre os pontos Lagrange L1 e L2 do objeto celeste.
Os pontos de Lagrange estão associados a posições de equilíbrio e não é incomum encontrar objetos naturais como pequenos asteróides lá no sistema solar.
No caso do sistema Sol-Júpiter, em torno dos pontos Lagrange L4 e L5, observam-se cerca de 10.000 asteróides. Esses asteroides são chamados de asteroides troianos.
Os asteroides troianos de Júpiter são tão numerosos que alguns deles possuem satélites naturais. Outros se apresentam como um sistema binário no sentido de que o corpo principal e sua lua são de tamanhos comparáveis. É o caso de (617) Patroclus (cerca de 145 km de diâmetro médio) com Menoetius (cerca de 98 km de diâmetro médio) localizados na região L5. (16974) Iphthimé (cerca de 57 km de diâmetro médio) com S/2013 (16974) (cerca de 35 km de diâmetro médio) localizado na região L4. (29314) Eurydamas (cerca de 40 km de diâmetro médio) com S/2005 (29314) (cerca de 24 km de diâmetro médio) localizado na região L5.
Se esses sistemas binários ainda existem hoje, é porque eles são relativamente estáveis em escalas de tempo consideráveis. De fato, os dois objetos são suficientemente massivos um em relação ao outro e suas distâncias mútuas são suficientemente próximas para que possam ser considerados o mesmo objeto. O sistema binário orbita em torno de um centro de massa comum chamado baricentro, longe o suficiente de outros objetos celestes que possam perturbá-lo.
O maior asteroide troiano de Júpiter, (624) Hector (cerca de 250 km de diâmetro médio) está localizado na região L4 e possui uma lua asteroide chamada Scamandrios (cerca de 12 km de diâmetro médio). Scamandrios orbita em 71 horas a cerca de 957 km do primário.
Nesse caso, os dois objetos não têm massa suficiente um em relação ao outro, a massa do objeto principal é claramente maior que a do objeto secundário. A órbita do objeto menor é regular porque está em uma região suficientemente grande de estabilidade e não ressoa com outros objetos ou distúrbios externos.
Dois satélites naturais de Saturno, Tétis e Dione, também têm troianos.
Os satélites troianos de Tethys são Telesto localizado ao redor do ponto Lagrange L4 e Calypso localizado ao redor do ponto Lagrange L5.
Os satélites Trojan de Dione são Hélène (L4) e Pollux (L5).
Os asteroides troianos, localizados próximos aos locais L4 e L5 do sistema, não estão exatamente no ponto Lagrange, mas orbitam em torno dele. Essa região extremamente grande na escala de um satélite permite a presença de muitos objetos. A gravitação e a mecânica celeste equilibram naturalmente os movimentos dos troianos.
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