Изображение предоставлено NASA / JPL.
Астрономы давно считают, что столкновения были основной причиной вращающихся астероидов, но новые исследования показывают, что это может быть нечто гораздо более мягкое: солнечный свет. В недавнем исследовании, проведенном Юго-западным научно-исследовательским институтом (SwRI) и Карловым университетом (Прага), астрономы подсчитали, что влияние миллионов и даже миллиардов лет солнечного давления может привести к тому, что астероид будет вращаться так быстро, что может разлететься на части; другие могут быть полностью остановлены.
Новое исследование, проведенное учеными из Юго-западного исследовательского института (SwRI) и Карлова университета (Прага), показало, что солнечный свет может оказывать удивительно важное влияние на вращение мелких астероидов. Исследование показывает, что солнечный свет может играть более важную роль в определении скорости вращения астероидов, чем столкновения, которые ранее считались контролирующими скорости вращения астероидов. Результаты будут опубликованы в выпуске 11 сентября журнала Nature.
Дэвид Вокроухлики (Университет Чарльза), Дэвид Несворни и Уильям Боттке (оба из отдела космических исследований SwRI) провели исследование, которое показало, что солнечный свет, поглощаемый и переизлучаемый в течение миллионов или миллиардов лет, может вращать некоторые астероиды настолько быстро, что они могут потенциально распасться. В других случаях это может почти полностью остановить их вращение. Команда даже отметила, что воздействие солнечного света в сочетании с гравитационными рывками планет может медленно заставить полюса вращения астероида указывать в одном направлении.
До недавнего времени исследователи считали, что удары астероидов контролируют скорость вращения и направление малых астероидов, плавающих в космосе. Однако необычные спиновые состояния 10 астероидов, наблюдаемые Стивеном Сливаном, исследователем из Массачусетского технологического института, ставят под сомнение эту идею. Астероиды Сливана, первые в диапазоне диаметров от 15 до 25 миль, которые широко изучили свои вращения, относятся к так называемому семейству астероидов Коронис, скоплению фрагментов астероидов, образовавшихся в результате высокоэнергетического столкновения миллиарды лет назад. Сливан обнаружил, что не только четыре из этих астероидов вращаются с почти одинаковой скоростью, но и имеют оси вращения, которые указывают в одном направлении.
«Данные ясно показывают, что выравнивание вектора вращения реально, но то, как они его получили, было большой загадкой», - говорит Сливан. «Я рад, что другие считают это интересной проблемой».
«Чтобы представить, насколько странными на самом деле являются эти астероиды, представьте, что вам вручили коробку вращающихся вершин, как раз когда вы собирались запустить на борту космического челнока. Учитывая все сотрясения, вызванные запуском, вы ожидаете, что вершины будут иметь разные скорости вращения и ориентации к моменту выхода на орбиту », - говорит Боттке. «Вместо этого представьте свое удивление, открыв коробку, если все вершины вращаются с одинаковой скоростью и их ручки направлены в созвездие Кассиопея. Теперь увеличьте размер вершин в миллион раз и сделайте вид, что подпрыгивание во время запуска эквивалентно миллиардам лет столкновений с астероидами. Это странная ситуация, в которой мы оказались ».
Остальные шесть астероидов, изученных Сливаном, имеют либо чрезвычайно медленные скорости вращения, такие, что они вращаются медленнее, чем часовая стрелка часов, либо очень быстрые скорости вращения, так что они близки к пределу, после которого сыпучий материал на поверхности астероида улетел бы
«Можно было бы ожидать, что столкновения могли бы рандомизировать эти скорости вращения. Было большим сюрпризом найти кластер астероидов с такими странными спиновыми состояниями », - говорит Несворный.
Чтобы объяснить спиновые состояния астероидов семейства Коронисов, Вокроухлики, Несворный и Боттке исследовали, как астероиды отражают и поглощают свет от Солнца и излучают эту энергию в виде тепла. Они обнаружили, что, хотя сила отдачи, создаваемая излучением солнечного света, мала, она все же может существенно изменить скорость вращения астероида и направление полюса, если у него будет достаточно времени для действия.
«Подобно истории о черепахе и зайце, медленный и ровный солнечный свет побеждает в гонке за быстродействующим, но менее эффективным толчком столкновений между астероидами. Солнечный свет в космосе никогда не прекращается, - говорит Боттке, - и большинство астероидов часто подвергаются его воздействию из-за своего возраста ».
Используя компьютерное моделирование, команда показала, что солнечный свет медленно увеличивал и уменьшал скорость вращения астероидов семейства Коронис с тех пор, как они образовались 2-3 миллиарда лет назад. Более того, они обнаружили, что некоторые моделируемые астероиды были захвачены в специальном состоянии вращения, которое заставляло колебание оси вращения астероида (вызванное гравитационными возмущениями от Солнца) «биться» с той же частотой, что и колебание орбиты астероида ( вызванные гравитационными возмущениями с планет). Это состояние, называемое спин-орбитальным резонансом, может приводить частоту вращения астероида и ось вращения к определенным значениям.
«Эти результаты дают нам новый взгляд на астероиды», - говорит Вокроулицкий. «Мы надеемся, что эта работа будет стимулировать обсервационные исследования во многих различных областях главного пояса астероидов. Мы только поцарапали поверхность этой интересной проблемы ».
Первоисточник: Пресс-релиз SWRI
