Не такой, как все: как один астероид Главного пояса столкнул две астрономические теории

❋ 4.9

У астероида Динкинеш в Главном поясе нашли необычную кольцевую возвышенность вдоль экватора. Из-за нее ученые считают, что его спутник Селам появился после того, как астероид разорвал на части сам себя. В то же время, случившееся может объяснять и совсем иная гипотеза, исходно созданная для решения загадки происхождения Луны.

Астрономия

# астрономия

# двойные астероиды

# мультиимпактная гипотеза

# Солнечная система

# спутники астероидов

Выбор редакции

Астероид Динкинеш со спутником Селам (обведен красным). В момент снимка Селам повернут к земному наблюдателю одной из двух своих сферических частей, поэтому его гантелеобразная форма не видна / © Wikimedia Commons

Астероид Динкинеш — небольшое тело, со средним диаметром в 720 метров, находящееся в Главном поясе астероидов, лежащем между Марсом и Юпитером. Оно принадлежит к S-классу, то есть сложено в основном силикатами, что типично для Главного пояса. Среднее удаление от Солнца — в 2,19 раза больше, чем у Земли. Он был открыт космическим зондом «Люси» в 1999 году. Собственно, отсюда и его имя «Динкинеш» (по-афарски оно значит «Ты прекрасна») — в Эфиопии так называют останки австралопитека Люси.

Позднее наблюдения показали: у этого астероида есть спутник, который назвали Селам (эфиопское название останков другого австралопитека, найденного в 2000 году). Снимки Селама показали, что он — «гантеля», то есть образован двумя «слипшимися» при соприкосновении на очень малой скорости спутниками, каждый из которых когда-то был отдельным телом. Два древних тела имели диаметр в 210 и 230 метров. То есть сейчас размеры спутника сопоставимы с размерами самого астероида-хозяина.

Расстояние между Динкинешем и Селамом — всего 3,1 километра, то есть очень малое. Оно лишь в несколько раз больше диаметра тела-хозяина или его спутников. Аналогичная ситуация в системе Земля-Луна привела бы к росту визуальных размеров Луны во много десятков раз. При этом, так же как и в системе Земля-Луна, спутник (Селам) находится в приливном захвате телом-хозяином, то есть всегда направлен к нему одной и той же стороной. Один цикл вращения спутника вокруг астероида занимает 52,7 часа.

В новой работе, вышедшей в Nature, астрономы детально проанализировали снимки Динкинеша и выяснили, что и это тело, и его спутник еще необычнее и экзотичнее, чем казалось ранее. На нем обнаружилась крупная продольная впадина (желтым на снимке выше), частично перекрытая экваториальным хребтом. Ее наличие явно связано с образованием спутника (точнее, двух древних спутников, из которых потом образовался один Селам).

Фото Динкинеша и его спутника. Желтые точки показывают продольную борозду, а красные точки обозначают экваториальный хребет. Последний образовался из фрагментов оболомочного диска: часть его материала ушла не на формирование спутников, а просто упала обратно на поверхность тела-хозяина / © Nature, Harold Levison et al.

Авторы отмечают, что это первые достоверные наблюдения спутника-гантели у астероида Главного пояса. При этом механизм его образования, с их точки зрения, весьма нетривиален. Ясно, что настолько небольшие тела не могут образовать спутники за счет гравитационного захвата внешнего материала: для этого их тяготение слишком слабо. Поэтому астрономы предполагают иной, совершенно экзотический способ образования Селама.

Они считают, что все дело в эффекте Ярковского. Его суть довольно проста. Как известно, у вращающегося астероида вечерняя часть его поверхности — самая нагретая. Она излучает фотоны, создавая реактивную тягу. А утренняя сторона астероида почти не излучает фотоны, потому что за ночь уже остыла. Если астероид сферический, на него это почти не влияет: импульс направлен в центр масс, то есть может только слегка сместить орбиту астероида, не более.

Астрономы в новой работе предполагают, что из-за эффекта Ярковского (обозначенного на картинке как YORP) Динкинеш раскрутился так сильно, что сбросил часть своей массы. Правда почему-то из продольной борозды, хотя по логике наибольшую скорость должна была иметь материя, лежащая как раз на экваторе. Затем образовалось мощное обломочное кольцо. Со временем часть его материала упала на Динкинеш, образовав экваториальный хребет, а часть осталась на орбите в виде двух спутников. Впоследствии те слились в один (верхний вариант развития событий). Альтернативные варианты: средний, когда сперва раскрутка астероида формирует первый протоСелам, а затем второй. И нижний, когда исходно на орбите после отрыва части материи от Динкинеша возник только один спутник, а затем его разорвало на два поменьше. И только потом они уже слились, снова образовав один спутник, но уже не сферический, а гантелеобразный (из двух сфер) / © Nature, Harold Levison et al.

Но если астероид неправильной формы, что у небольших тел бывает очень часто, то импульс направлен в сторону от центра масс, отчего астероид начинает ускоренно вращаться. Исследователи предполагают, что Динкинеш в прошлом вращался так быстро, что буквально разорвал сам себя: от его поверхности начали отлетать крупные куски, образовав крупную продольную борозду, видимую на представленных в работе снимках.

Далее, по мысли астрономов, оторвавшиеся от астероида фрагменты образовали на орбите два спутника, которые можно условно назвать протоСелам-1 и протоСелам-2. Со временем они соприкоснулись на очень малой скорости, образовав сегодняшний Селам гантелеобразной формы.

Предложенной учеными в этот раз моделью трудно не восхищаться: она весьма изобретательна. В то же время стоит напомнить, что еще в 2004 и 2007 годах физиком Николаем Горькавым была опубликована совсем иная, и далеко не такая экзотическая гипотеза образования двойных астероидов. В ней спутники у астероидов появляются также, как и у Земли или Плутона в рамках мультимипактной гипотезы, о которой Naked Science не раз писал.

Мультиимпактная модель формирования Луны и спутников астероидов. Два тела-ударника выбивают из исходного тела-хозяина (Земли или Динкинеша) облако более мелких обломков. Один ударник порождает обломки, движение которых совпадает с направлением вращения протоспутникового диска (по часовой стрелке). Такие обломки присоединяются к диску, увеличивая его массу, позже из них сформируется спутник (Селам или Луна). Другой ударник выбрасывает обломки противоположным направлением вращения, которые потом сталкиваются с частицами диска на встречных курсах. Такие обломки выпадают обратно на планету или астероид. В земных условиях они распределяются по литосфере равномерно, а на астероидах так и остаются крупным экваториальным хребтом. В результате такой бомбардировки, вокруг тела-хозяина растет диск из которого образуется спутник. Тот сначала выгрызает в диске щель, а потому поглощает материал диска целиком / © Николай Горькавый

Конкретнее, удары небольших астероидов по телу-хозяину выбивают из него куски, которые настолько медленнее ударившего их родительский астероид тела, что не могут улететь далеко от места возникновения. Вращаясь по орбите вокруг тела-хозяина, они соударяются, теряя при этом энергию. В итоге они слипаются в спутники, которые затем образуют еще более крупный спутник. Для астероидов, с их небольшой массой, итоговый спутник может иметь настолько низкие скорости, что при финальных столкновениях возникнет не сфера, а «гантеля» — то есть две соприкоснувшиеся сферы так и останутся в исходном виде.

Астероид Аррокот очень напоминает Селам по общему строению. Согласно мультиимпактной гипотезе это не случайность, а закономерность: при слиянии спутников астероидов скорости их соударений слишком низки, чтобы дать полное перемешивание материала двух тел, вместо этого они так и остаются «гантелей» / © Wikimedia Commons

Аналогичные тела уже открыты астрономами ранее. Например, таков Аррокот в поясе Койпера, в 6,5 миллиардах километрах от Земли, открытый по снимкам 2015 года. В рамках гипотезы Горькавого вполне ожидаемы и борозды на астероидах: часть спутников, образующихся у астероидов, будет слишком близка к телу-хозяину и со временем может упасть на него, образовав борозды там, где спутник (или некогда ударившее астероид тело) коснулся поверхности астероида-хозяина.

Механизм Горькавого объясняет куда более широкий диапазон спутников, чем предложенный новой работой. В его рамках можно понять и то, почему у Земли или Плутона есть крупные спутники, и то, почему у Венеры крупного спутника нет (без быстрого вращения тела-хозяина обломочный диск не сможет быть большим), и то, как спутниками обзавелись очень небольшие астероиды. То есть с точки зрения бритвы Оккама он выглядит более вероятным объяснением и борозд, и необычного спутника-гантели у астероида Динкинеш.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.