Астрономы нашли два быстро вращающихся астероида и рассчитали, что удерживает их от разрушения
Международная группа ученых обнаружила два относительно крупных астероида с исключительно короткими периодами вращения. Согласно общепринятым моделям, если бы эти тела представляли собой рыхлые скопления обломков, удерживаемые собственной гравитацией, из-за столь быстрого вращение они бы разрушились. Однако новые расчеты показали, что такого рода объекты теоретически могут сохраняться благодаря одной важной физической особенности.
По современным представлениям, многие астероиды, особенно диаметром от нескольких сотен метров до нескольких километров, представляют собой не единые каменные глыбы, а рыхлые скопления обломков разного размера, которые удерживаются вместе благодаря взаимному гравитационному притяжению. В англоязычной научной литературе такие объекты называют rubble pile — буквально «груда щебня».
Если скорость вращения астероида вокруг своей оси достаточно велика, центробежная сила может превысить силу гравитационного притяжения и тогда астероид начнет терять вещество или, при дальнейшем увеличении скорости вращения, распадется на части. Например, для астероидов диаметром более 150 метров характерен так называемый предел вращения: подавляющее большинство таких тел совершает один оборот вокруг своей оси примерно за 2,2 часа.
Однако некоторые астероиды вращаются значительно быстрее этого предела. Чтобы сохранять целостность, они должны представлять собой относительно единые монолитные тела из прочной породы или металла.
Международная команда астрономов под руководством Дмитрия Вавилова из Вашингтонского университета в Сиэтле (США) во время обработки данных каталога Data Preview 2 обсерватории Веры Рубин, обнаружила два астероида с периодами вращения всего в несколько минут. Речь идет об астероидах главного пояса, расположенного между орбитами Марса и Юпитера.
Первый объект — (491384). Он совершает один оборот вокруг своей оси за 4,18 минуты, а его расчетный диаметр составляет 2,53 километра. Авторы исследования назвали его крупнейшим из известных астероидов с периодом вращения менее пяти минут.
Второй объект — (566130). Один оборот вокруг своей оси он делает за 5,34 минуты. Его расчетный диаметр — приблизительно 1,99 километра.
Оба тела, предположительно, представляют собой «груду щебня». С вероятностью 96-97 процентов их отнесли к астероидам класса C — темным углеродистым объектам. Их размеры ученые оценили по яркости, характеру изменения блеска и принятому значению альбедо — доли падающего света, которую отражает астероид.
Затем исследователи рассчитали, какая дополнительная прочность сцепления между частицами необходима этим астероидам, чтобы не разрушиться при столь быстром вращении. Дело в том, что при вращении внутри тела возникают напряжения, способные смещать частицы относительно друг друга. Собственная гравитация астероида помогает удерживать их вместе, но на такой высокой скорости ее может оказаться недостаточно. В этом случае устойчивость тела зависит и от того, насколько сильно частицы сцеплены между собой.
Чтобы оценить необходимую прочность, ученые использовали математическую модель, учитывающую скорость вращения, размеры и форму астероидов, а также их плотность и собственную гравитацию. Для обоих объектов они приняли плотность равной 1700 килограммов на кубический метр и рассчитали, какое минимальное сцепление между частицами позволит им выдержать возникающие нагрузки.
По результатам расчетов, для астероида (491384) необходимая когезионная прочность составляет примерно 2,3 мегапаскаля, а для (566130) — 0,8–0,9 мегапаскаля. Эти значения получили не в результате прямых измерений, а определили с помощью физической модели.
Почему астероиды вращаются так быстро? Одно из возможных объяснений — эффект Ярковского-О’Кифа-Радзиевского-Пэддэка. Солнечный свет неравномерно нагревает поверхность небольшого астероида, а нагретое вещество испускает тепловое излучение. Со временем оно может ускорить или замедлить вращение тела. Однако пока этот механизм однозначно не объясняет, как астероиды таких размеров смогли развить столь высокую скорость вращения.
Вавилов и его коллеги лишь предполагают, что объекты (491384) и (566130) — скопление обломков, а не единые монолитные тела. Дальнейшие наблюдения помогут это прояснить и позволят лучше понять их внутреннее строение.
Выводы исследователей представлены на сайте научных препринтов arXiv.org.
Telegram 
Дзен 
VK 
