Kazimierz Kordylewski a hatvanas években feltételezte, hogy a Föld-Hold rendszerben az L4 és az L5 Lagrangian pontokon sűrű porfelhő gyűlt össze. A porhold létezését azonban sok csillagász elvetette, mivel úgy gondolták, hogy az ott esetlegesen összegyűlt bolygóközi anyagot a napszél és a többi bolygó gravitációs hatása amúgy is kifújná.

A 2018-as vizsgálat eredményét az ELTE kutatói – Slíz Judit, Barta András és Horváth Gábor – a Monthly Notices of the Royal Society folyóiratban megjelent kétrészes cikkben tették közzé (1, 2). A vizsgálatot egy képalkotó polariméterrel fölszerelt földi távcsővel végezték. Ezen a módon pedig új, polarizációs bizonyítékot találtak a Föld-Hold rendszer L5 Lagrange-pontja körüli porhold létezésére.

Az öt Lagrange-pont nem egyformán stabil. „Az L1, L2 és L3 pontok instabilak, az ebben a pontban lévő test csak rövidebb ideig tud megmaradni, a környezet zavaró hatásai (más testek gravitációs hatása, napszél, stb.) könnyen kimozdítják onnan, ekkor a test Lissajous-pályára tér át.” A stabil L4 és L5 Lagrange-pontokban viszont eddig több ezer kisebb égitestet fedeztek fel, illetve tételezik fel ezek létezését. A Nap-Jupiter rendszerben például itt található a Trójai csoport. A feltételezések szerint pedig a Nap-Föld rendszer L4 vagy L5 Lagrange-pontjában jött létre az a Theia bolygó, amely később ütközött a Földdel, és így létrehozta a Holdat.

A kutatók első lépésben kizárták a földi légkör minden zavaró, torzító hatását, és ezután jutottak arra következtetésre, hogy a mért polarizációs mintákat kizárólag a stabil L5 pont körüli bolygóközi részecskéken megtört napfény okozhatja.

„Képalkotó polarimetriával közel 90o-os fázisszög mellett sikerült észlelnünk a Kordylewski-porhold polarizációs lenyomatát a Föld-Hold rendszer L5 Lagrange-pontja körül. A poron szóródó napfény az elmélet szerint részlegesen lineárisan polárossá válik, a polarizációirány pedig merőleges a Nap, a földi megfigyelő és a porhalmaz középpontja által meghatározott síkra. E megjósolt polarizációirányt mértük az α polarizációfok mintázatán.

Ez az egyik legerősebb bizonyítéka annak, hogy az általunk mért poláros napfény nem a Föld légkörén, hanem távolabbi égitesten szóródott.

A porhold keletkezésének és szerkezetének, azaz részecskesűrűség-eloszlásának számítógépes modellezésével nyert eredményeink is megerősítik, hogy valóban a Kordylewski-porholdat észleltük” – magyarázta Horváth Gábor egyetemi tanár, az Eötvös Loránd Tudományegyetem Biológiai Fizika Tanszék Környezetoptikai Laboratóriumának vezetője.

A megfigyelést a kutatók tehát kiegészítették számítógépes modellezéssel is. Ekkor a Nap-Föld-Hold-porrészecske térbeli gravitációs négytest-problémájának a számítógépes modelljét alkották meg, és ezt a kicsit hajmeresztően sok: 1 860 000 részecskére egyenként (!) futtatták le. Az eredmény végül (amely tehát a gravitációs hatáson kívül több tényezőt is fegyelembe vett: Napból érkező sugárnyomás, a Poynting-Robertson-erő hatása), hogy az L5 pont körül a mikrométerestől a sziklaméretűig terjedő részecskék hosszabb ideig is képesek ott maradni.

Ahogy Slíz Judit nyilatkozott erről:

„Szimulációimmal azt találtam, hogy a részecskék mozgása kaotikus, a Föld-Hold rendszer L5 pontja pedig képes több éven át is jelentős mennyiségű anyagot megtartani. Ezen anyagfelhő alakja folyamatosan változik, pulzál és örvénylik.”

Az ELTE honlapja ír annak fontosságáról, hogy a stabil L4 és L5 pontok milyen kiemelten fontosak lehetnek az űrutazás szempontjából:

„A Föld-Hold rendszer L4 és L5 Lagrange-pontjai bolygóközi „porszívó” hatásának (stabilitásának) fontos szerepe lehet. Alkalmas például űrhajók, műholdak és űrtávcsövek minimális energiabefektetésű állomásoztatására. Jelenleg azonban nincs űreszköz a Naprendszerben sehol sem az L4 és L5 pontok körül. Mindkét pont átszálló állomás lehet a Marsra vagy más bolygókra indított űrexpedíciók számára, valamint állomásai lehetnek az úgynevezett ”bolygóközi szupersztrádának”. Az utóbbi olyan optimális pálya, amin minimális üzemanyag-felhasználással mozgathatók űreszközök a bolygók gravitációs lendítő erejét kihasználó hintamanőverek sorozatával. Az is lehetséges, hogy a Föld légköréből kivont fagyasztott szén-dioxidot a Föld-Hold stabil L4 és L5 Lagrange-pontjába lőjük, hogy megszabaduljunk az üvegházhatást okozó fölösleges szén-dioxidtól. Továbbá, a Kordylewski-porhold dinamikájának vizsgálata fontos az űrhajózás biztonsága szempontjából is, hogy elkerülhessük űreszközeinknek a porhold részecskéivel történő ütközéseit.”

Habár az L4 és L5 pontok által nyújtott kényelmes parkolási lehetőséget jelenleg nem használjuk ki, eddig már akadt a történelemben 10 olyan űrszonda, melyek mozgását úgy tervezték, hogy kihasználják legalább Nap-Föld rendszer L1 és az L2 Lagrange pontja által nyújtott viszonylagos stabilitást.

(Kép: ELTE)