Źródło zdjęcia: NASA / JPL
Astronomowie od dawna utrzymują, że kolizje były główną przyczyną obracających się asteroid, ale nowe badania wskazują, że może to być coś znacznie łagodniejszego: światło słoneczne. W ostatnich badaniach przeprowadzonych przez Southwest Research Institute (SwRI) i Charles University (Praga) astronomowie obliczyli wpływ milionów, a nawet miliardów lat ciśnienia słonecznego, może spowodować, że asteroida wiruje tak szybko, że może rozpaść się; inne mogą zostać całkowicie zatrzymane.
Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z Southwest Research Institute (SwRI) i Charles University (Praga) wykazało, że światło słoneczne może mieć zaskakująco ważny wpływ na obroty małych asteroid. Badanie wskazuje, że światło słoneczne może odgrywać ważniejszą rolę w określaniu prędkości wirowania asteroidy niż kolizje, które wcześniej uważano za kontrolujące prędkości wirowania asteroidy. Wyniki zostaną opublikowane w numerze Nature z 11 września.
David Vokrouhlicky (Charles University), David Nesvorny i William Bottke (obaj z Departamentu Studiów Kosmicznych SwRI) przeprowadzili badanie, które wykazało, że światło słoneczne pochłania i emituje przez miliony do miliardów lat, może wirować niektóre asteroidy tak szybko, że potencjalnie mogłyby się rozdzielić. W innych przypadkach może to prawie całkowicie uniemożliwić im wirowanie. Zespół zauważył nawet, że efekty światła słonecznego, w połączeniu z grawitacyjnymi holownikami planet, mogą powoli zmusić bieguny obrotu asteroidy do wskazywania w tym samym kierunku.
Do niedawna badacze uważali, że uderzenia asteroid kontrolują prędkość obrotową i kierunek małych asteroid unoszących się w przestrzeni. Jednak niezwykłe stany spinu 10 asteroid zaobserwowane przez Stephena Slivana, badacza z Massachusetts Institute of Technology, podają w wątpliwość ten pomysł. Asteroidy Slivana, pierwsze w zakresie średnic od 15 do 25 mil, które zostały dokładnie przebadane, należą do tak zwanej rodziny asteroid Koronis, skupiska fragmentów asteroid powstałych w wyniku bardzo energicznego zderzenia miliardów lat temu. Slivan odkrył, że nie tylko cztery z tych planetoid obracają się z prawie taką samą prędkością, ale mają także osie obrotu wskazujące w tym samym kierunku.
„Dane wyraźnie pokazują, że wyrównanie wektora spinowego jest prawdziwe, ale sposób, w jaki je osiągnęli, był wielką łamigłówką”, mówi Slivan. „Cieszę się, że inni uważają to za interesujący problem”.
„Aby wyobrazić sobie, jak dziwne są te asteroidy, wyobraź sobie, że dostałeś pudełko wirujących blatów tuż przed wystrzeleniem na pokład promu kosmicznego. Biorąc pod uwagę wszystkie wstrząsy wywołane przez start, można oczekiwać, że szczyty będą miały różne prędkości wirowania i orientację, zanim dotrą na orbitę ”, mówi Bottke. „Zamiast tego wyobraź sobie swoją niespodziankę po otwarciu pudełka, jeśli szczyty obracały się z tą samą prędkością i miały uchwyty skierowane w stronę konstelacji Kasjopei. Teraz zwiększ rozmiar wierzchołków o milion razy i udawaj, że odbicie podczas startu jest równoważne miliardom lat zderzeń asteroid. To dziwna sytuacja, w której się znajdujemy. ”
Pozostałe sześć asteroid badanych przez Slivana ma albo bardzo wolne prędkości wirowania, tak że obracają się wolniej niż wskazówka godzinowa zegara, lub bardzo szybkie prędkości wirowania, tak że są blisko granicy, powyżej której luźny materiał na powierzchni asteroidy odleciałby.
„Można by się spodziewać, że kolizje losowo zmieniłyby te prędkości rotacji. Wielką niespodzianką było znalezienie gromady planetoid o tak dziwnych stanach wirowania ”, mówi Nesvorny.
Aby wyjaśnić stany spinowe asteroid rodzinnych Koronis, Vokrouhlicky, Nesvorny i Bottke zbadali, w jaki sposób asteroidy odbijają i pochłaniają światło słoneczne, a także napromieniowują tę energię jako ciepło. Odkryli, że chociaż siła odrzutu wytwarzana przez napromieniowanie promieni słonecznych jest niewielka, nadal może ona zasadniczo zmieniać szybkość obrotu asteroidy, jeśli ma wystarczająco dużo czasu na działanie.
„Podobnie jak opowieść o żółwiu i zająca, powolne i równomierne światło słoneczne wygrywa wyścig nad szybko działającym, ale mniej skutecznym wstrząsem zderzeń między asteroidami. Światło słoneczne w kosmosie nigdy się nie zatrzymuje - mówi Bottke - a większość asteroid była narażona na wiele z powodu swojego wieku.
Korzystając z symulacji komputerowych, zespół wykazał, że światło słoneczne powoli rośnie i zmniejsza obroty planetoid z rodziny Koronis, odkąd powstały 2–3 miliardy lat temu. Co bardziej godne uwagi, odkryli, że niektóre symulowane asteroidy zostały przechwycone w specjalny stan wirowania, który zmusił chybotanie osi obrotu asteroidy (wytwarzanej przez zaburzenia grawitacyjne od Słońca) do „bicia” z taką samą częstotliwością jak chybotanie orbity asteroidy ( wytwarzane przez zaburzenia grawitacyjne z planet). Ten stan, zwany rezonansem na orbicie spinowej, może doprowadzić prędkość obrotu asteroidy i oś obrotu do określonych wartości.
„Te wyniki dają nam nowy sposób patrzenia na asteroidy”, mówi Vokroulicky. „Mamy nadzieję, że praca ta pobudzi badania obserwacyjne w wielu różnych regionach głównego pasa asteroid. Porysowaliśmy tylko powierzchnię tego interesującego problemu. ”
Oryginalne źródło: SWRI News Release
