Новое исследование, по-видимому, обнаружило доказательства того, что двойная пара астероидов обменивается веществом друг с другом, что является первым прямым свидетельством таких событий. Результаты исследования опубликованы в журнале The Planetary Science Journal.
Если вы не слишком интересуетесь астероидами, вы, возможно, не представляете их как объекты, имеющие себе подобных. Но около 15 процентов этих объектов, пролетающих вблизи Земли, имеют вокруг себя меньший по размеру фрагмент космической породы. Мы изучаем эти двойные астероидные системы уже некоторое время, но одна из них была изучена НАСА более детально: Дидимос и его меньший спутник Диморфос.
В 2022 году НАСА направило космический корабль на Диморфос — это был тест на планетарную защиту, призванный проверить, сможем ли мы в будущем отклонить астероид, если возникнет такая необходимость. Помимо успешного изменения направления движения спутника, диаметр которого составляет около 160 метров, от него отлетели огромные валуны, разлетающиеся от слабо связанного меньшего астероида, размером от 1 до 7 метров в диаметре. Моделирование показывает, что некоторые из этих обломков могут столкнуться с Дидимосом или Диморфосом.
Однако, проанализировав данные, исследователи из Университета Мэриленда обнаружили нечто интересное. Еще до проведения эксперимента, когда астероид не столкнулся с препятствием, появились свидетельства обмена веществом между двумя астероидами.
Астероиды образуются в результате столкновений более мелких камней и удерживаются вместе (часто очень слабо, особенно в случае астероидов типа «куча обломков») благодаря собственной гравитации. Когда излучение Солнца попадает на астероид, оно нагревает его. Позже, когда это тепло выделяется в виде инфракрасного излучения, оно также уносит с собой небольшой угловой момент, слегка влияя на вращение. В конце концов, этого вращения может быть достаточно, чтобы преодолеть гравитацию объекта, отбрасывая обломки от астероида. Этот эффект известен как эффект Ярковского–О’Кифа–Радзиевского–Паддака (YORP) в честь ученых, которые впервые его предложили.
«Этот процесс создает крошечный крутящий момент, который может заставить астероид постоянно вращаться быстрее», — объясняет НАСА. «Когда возникающая центробежная сила начинает преодолевать гравитацию, поверхность астероида становится нестабильной, и оползни могут выбрасывать пыль и обломки в космос со скоростью несколько километров в час, или со скоростью идущего человека».
Считается, что околоземные двойные астероидные системы возникли именно в результате этого процесса: астероиды накапливали такое количество вращения в течение многих лет (в случае одной астероидной системы — более 100 миллионов лет), что расходились и образовывали собственные спутники. Хотя телескопы предоставили нам некоторые доказательства этого процесса, в данных эксперимента DART (Double Asteroid Redirection Test) команда обнаружила яркие веерообразные полосы на поверхности Диморфоса.
«Сначала мы подумали, что проблема в камере, а потом решили, что дело может быть в обработке изображений», — заявила ведущий автор исследования профессор Джессика Саншайн из Университета Мэриленда (UMD) . «Но после того, как мы все исправили, мы поняли, что наблюдаемые нами закономерности очень соответствуют столкновениям на низкой скорости, словно бросанию «космических снежков». Мы получили первое прямое доказательство недавнего переноса вещества в двойной астероидной системе».
Команда провела моделирование, а также аналоговые эксперименты, чтобы проверить, совпадают ли полосы, наблюдаемые на Диморфосе, после того как они установили, что они действительно там есть, а не являются результатом условий освещения или геометрии астероида. Приятным дополнением стало бросание шариков в песок на детской площадке.
Это, а также моделирование, привели к появлению полос, похожих на те, которые наблюдаются на астероиде, находящемся на таком большом расстоянии от Земли.
«По мере уточнения нашей 3D-модели Луны веерообразные полосы становились четче, а не тусклее», — объяснил Тони Фарнхэм, еще один астроном из Мэрилендского университета. «Это подтвердило нам, что мы имеем дело с чем-то реальным».
Пытаясь смоделировать удар, команда обнаружила, что обломки должны были покинуть Дидимос со скоростью около 30,7 сантиметров в секунду, что медленнее, чем средняя скорость ходьбы человека.
«Это объясняет характерные веерообразные следы», — добавил Саншайн. «Вместо равномерного распространения эти медленно движущиеся ударные волны создали бы отложения, а не кратер. И они расположены в центре экватора, как и предсказывалось на основе моделирования материала, отделившегося от основного очага».
Данное исследование впервые наглядно демонстрирует процесс YORP формирования двойных астероидных систем, указывая на регулярный обмен веществом между астероидом и его спутником.
«Новые данные, полученные в результате этого исследования, имеют решающее значение для нашего понимания околоземных астероидов и их эволюции», — добавил Саншайн. «Теперь мы знаем, что они гораздо более динамичны, чем считалось ранее, что поможет нам улучшить наши модели и меры планетарной защиты».
