Удар по астероиду Диморфу изменил его орбиту дважды вопреки ожиданиям ученых

В 2022 году Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США провело уникальный эксперимент под названием DART — Double Asteroid Redirection Test. Космический аппарат массой почти 600 килограммов врезался в небольшой астероид Диморф, который вращается вокруг более крупного небесного тела Дидим. Цель миссии заключалась в том, чтобы проверить, смогут ли люди изменить траекторию движения астероида прямым воздействием на него.

До столкновения с космическим аппаратом Диморф совершал полный оборот вокруг Дидима за 11 часов и 55 минут. Ученые ожидали, что после того, как в астероид врежется зонд, период обращения Диморфа сократится лишь на несколько минут, но на самом деле он сократился на полчаса. В расчетах учитывали только импульс самого удара, а в реальности к нему прибавился реактивный импульс от выброшенных с поверхности частиц. Поэтому результат оказался непредсказуемым.

Однако дальнейшие наблюдения за астероидом показали странный эффект: за несколько недель орбитальный период продолжал сокращаться и в итоге сократился еще на 30 секунд. Сначала ученые предположили, что изменения орбиты вызвали выброшенные при ударе обломки. Когда обломки отлетают от астероида, они уносят с собой часть импульса и кинетической энергии системы. В результате у оставшейся части астероида изменяется скорость, поэтому он может начать двигаться по более короткой орбите вокруг своего «старшего брата».

Французские астрономы Харрисон Агруса (Harrison Agrusa) и Камиль Шатене (Camille Chatenet) из Университета Лазурного берега в Ницце провели расчеты и выяснили, что предложенная гипотеза не может объяснить аномалию в орбите Диморфа.

По мнению ученых, Диморф слишком мал и недостаточно массивен, чтобы образовавшиеся после удара обломки навсегда покинули систему. Согласно серии моделирований, проведенной астрономами, камни могут временно удаляться от астероида, но затем возвращаются. Когда это происходит, камни отдают астероиду тот импульс, который раньше забрали. Получается, система ничего не теряет — общая энергия остается той же. Поэтому такой процесс не может объяснить, почему орбита продолжала сокращаться.

Агрус и Шатене предложили другую гипотезу. После удара астероид начал вращаться сложным образом. Это вращение вызвало перемещение камней и валунов на его поверхности: они скользили и сталкивались друг с другом. Трение, возникающее при их соударениях и движении, могло приводить к процессам с выделением тепла. Потеря энергии в виде тепла, скорее всего, привела к постепенному сокращению орбиты астероида.

По словам Агруса, перераспределение массы на поверхности Диморфа меняет потенциальную энергию системы, что в долгосрочной перспективе может вызвать уменьшение периода орбиты. Но этот эффект растянут по времени, потому что сам процесс долгий. То есть предложенный механизм может объяснить, почему орбита сокращалась не мгновенно, а медленно — в течение месяца.

Авторы научной работы объяснили, что ситуация с Диморфом показала: предсказать, как изменится орбита астероида после удара, сложно. Но для защиты Земли это не так критично. Почему? Потому что Диморф — часть двойной системы. А такие системы встречаются реже, чем одиночные объекты. Последние представляют наибольшую опасность для Земли. У них эффект, как у Диморфа, скорее всего, не появится. Поэтому для задач по отклонению одиночного астероида от столкновения с нашей планетой подобная «загадка» роли не играет.

Результаты исследования представлены на сервере научных работ и препринтов Корнеллского университета.

Игорь Байдов

461 статей

Автор публикует материалы по астрономии, археологии и палеонтологии. В текстах освещает современные открытия, теории и ключевые находки, представляя актуальные данные в научно-популярном формате.

Показать больше

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram